车辆尾气导致的空气质量恶化每年造成数万人丧生。
一个研究团队正在开发新一代催化转化器——这种装置安装在排气管上，以减少有毒气体的排放。
研究团队从金星等极端高温行星表面观测到的化学反应中获得灵感，制成了一种有望改善空气质量的合成材料。
要减少道路、铁路和航运的碳排放，需要同时采取一系列解决方案。就汽车而言，减少出行次数（让人们更方便地步行和骑行，并改善公共交通）、更换车辆燃料，以及充分利用已经上路的车辆，都必须发挥作用。这些方案单独来看都不足以解决问题。
到2030年，英国将禁止销售新款柴油和汽油乘用车。乘用车的未来将是电动化。但近期的零部件供应问题以及电动汽车制造带来的高碳成本可能会延缓这一转型带来的气候效益。
为了充分利用现有的汽油和柴油车辆——以及制造这些车辆时投入的碳——驾驶者和制造商可以通过更好地处理尾气，减少一类称为氮氧化物的化合物排放。这类化合物与呼吸系统疾病有关。这样，在有害车辆排放最终消除之前，空气污染影响最严重的社区至少可以得到保护。
我的研究团队正在开发新一代催化转化器——这种装置安装在排气管上，以减少有毒气体的排放。我们从金星等极端高温行星表面观测到的化学反应中获得灵感，制成了一种合成材料，有望改善空气质量。
从金星到汽车尾气：新一代催化转化器
太阳光会破坏行星大气中的二氧化碳（CO₂），生成一氧化碳（CO）。这一过程的速度不足以避免气候变化，但足以使金星等行星的大气中理应含有远多于我们实际观测到的CO。
我们团队研究陨星物质（来自太空的尘埃）对大气的影响。我们制备了一种能够模拟这种尘埃的硅酸铁粉末，它可以加快CO转化为CO₂的过程。汽车最初使用的催化转化器正是为此而设计，因为CO是一种有毒气体。
这让我们开始思考，这种材料是否也能帮助解决其他问题，例如氮氧化物污染。在英国许多城市，空气中的氮氧化物污染已超过法定限值。车辆尾气导致的空气质量恶化每年造成数万人丧生。
我们发现，这种粉末不仅可以同时净化CO和氮氧化物排放，还能在室温下将二氧化氮（NO₂，一种受到专门监管的有害气体）转化为无害的分子氮（N₂）和水。
现代柴油车辆中用于处理氮氧化物（NOx）排放的催化剂，只有在尾气温度高于150°C时才会起作用。即使汽车使用添加剂液体来减少氮氧化物排放，在尾气温度较低的缓慢行驶时也很可能无法发挥作用。这时车辆排放的NO₂最多——而且常常发生在交通拥堵时，污染最严重的空气也容易在那里聚集。
当电网实现脱碳，并具备足够韧性为数百万辆电动汽车充电时，能够去除氮氧化物的催化转化器仍可能十分重要。例如，工业炉使用的天然气燃料很可能会被替代为氢气。
与通过燃料电池反应产生能量的氢燃料公交车和汽车不同，钢厂熔炉等大型设备会直接燃烧氢燃料。这种高温燃烧会将空气中的分子氮转化为氮氧化物污染物，因此需要将其去除。
因此，我们很高兴正在开发一种原型排放转化器，它可在大多数情况下工作，未来有望大幅减少内燃机及其他来源的有毒排放。
