俄克拉荷马大学可持续化学、生物和材料工程学院助理教授 Kasun Gunasooriya 博士荣获橡树岭联合大学颁发的 Ralph E. Powe 青年教师提升奖。他之所以获奖，是因为他的研究成果是将水净化过程中捕获的硝酸盐转化为氨，从而减少水污染物，同时为全球农业生产出重要的肥料。

“每年，我们利用哈伯-博世工艺在全球范围内生产约 1.8 亿公吨氨。该工艺需要高温高压，消耗约 1% 的世界年能源产量，同时产生 1.3% 的全球二氧化碳排放量，”Gunasooriya 说道。

Gunasooriya 表示，80% 的氨随后被转化为氮肥，这些肥料有助于生产足够的粮食来养活世界一半的人口。硝酸盐通过这些肥料进入饮用水中。施肥土壤的径流进入水道，最终流入湖泊，并最终进入饮用水。

“我们想知道是否可以利用这些废弃硝酸盐并将其转化回增值氨，从而完成整个循环。通过电化学研究硝酸盐还原反应，我们可以使用可再生电力来驱动该反应并在环境条件下运行，”Gunasooriya 说道。

古纳索里亚表示，饮用水中的硝酸盐与人类健康问题有关，例如婴儿高铁血红蛋白血症(又称“蓝婴综合征”，由低血氧水平引起)和卵巢癌。高硝酸盐水平还会导致藻类大量繁殖，并因水中含氧量较低而导致水生生物大量死亡。

Gunasooriya 将研究用于电催化硝酸盐转化的单原子和双原子合金催化剂。单原子和双原子合金是承载一或两个不同金属原子的金属，例如铜承载单个铂原子。这些合金是一种更具成本效益的催化剂。虽然铂非常活泼，但也非常昂贵;单个铂原子与铜的结合比单独的铜更活泼，同时比铂更具有成本效益。

铂、钯、钌和铑等后过渡金属的单个原子也有助于消除限速步骤，古纳索里亚将其比作杂货店的收银台。“我尽可能快地买所有东西，但当我来到收银台时，这就是限速步骤。我必须等到我前面的人收银完毕才能完成购物。”

在转化硝酸盐时，速率限制步骤是氮和氧的初始键断裂。由于硝酸盐是一种稳定的分子，因此必须使其不稳定才能破坏氮氧键。后过渡金属有助于破坏该键。