元素百科介绍简单方程指导清洁能源催化剂的生产。内布拉斯加州和中国研究人员制定的新指导原则可以指导设计成本低、效率高的催化剂，加速氢作为可再生燃料的生产。
内布拉斯加州Xiaoo Cheng Zeng和他的同事们发现了几个关键因素：单个原子通常是金属的，可以通过锚定周围的分子骨架来启动和加速化学反应。
研究团队将这些变量折叠成一个简单的等式，需要Zeng所说的“信封计算”。该方程将使研究人员很容易预测原子及其周围材料的选择将如何影响催化性能。到目前为止，研究人员经常依靠耗时的测试和错误来找到有前途的单原子催化剂。
Zeng说：“所有这些（相关）信息都可以很容易地从教科书中获得。”。“即使在做实验之前，你也可以很快看到这是否是制造催化剂的好方法。我们正在简化程序。”
利用这个方程，研究小组发现了几种与贵金属催化剂性能相似的原子框架组合—— 铂、金、铱——只有成本的千分之一。一个用铂原子代替锰，另一个用钴代替铱。
Zeng说：“降低这些催化剂价格的方法有两种（主要）。”一种是尽可能少地使用金属，所以单原子催化剂是最便宜的。另一个方向是寻找替代金属，如铁、铝或锌。这些金属非常便宜。”
该组的两个原子框架组合可以将水分解为其组成部分：一个氧原子和两个氢原子，它们可以用作车辆和其他应用程序的绿色燃料。另外两种候选催化剂可以帮助氧原子吸收更多的电子，并与正电氢原子结合形成水，这是氢燃料电池所需的副产品。
Zeng说：“目前，这并不是制氢最流行的方法。”。“这个行业仍然使用化石燃料来生产氢气，但它相对便宜。因此，这是我们的动机：降低成本，使所有这些清洁的燃料反应可行。”
侦察报告
研究人员发现，原子的数量和性质直接结合在单原子催化剂上，可以深刻影响其催化化学反应。在某些情况下，催化原子可以附着在其他三个或四个原子上，每个原子本身就是五个或六个原子环的一部分。这个直接网络中的每个原子对电子也有一个已知的吸引力，进一步影响催化性能。
Zeng说，相邻原子的排列和性质也非常重要，就像一条进攻线对于一个固定的传球四分卫来说非常重要一样。他说，小组的新公式可以作为研究人员的侦察报告，研究人员希望扩大他们的优势或掩盖他们的弱点。
Zeng和他的同事认为，这些人由20多种所谓的过渡金属组成，在催化反应中通常比贵金属更糟糕。但研究小组表明，钴、铁或其他第二弦原子有时是由碳原子组成的蜂窝状石墨烯，有时是由氮原子组成的网络，可以提高其性能。
曾晶说：“每一条进攻线都不一样，”“你怎样才能使四分卫的功能在那个口袋里最好？你怎样才能在不同的口袋里找到最好的四分卫？
“如果你有一个二星级的四分卫，你需要一条更好的进攻线。即使是后备四分卫也能在正确的路线上运行得很好。”
曾庆红和北京化工大学的同事一起完成了这项研究。该研究发表在《自然催化》杂志上，并在美国化学学会出版的《化学与工程新闻》杂志上得到了突出报道。
