งานวิจัยนี้ได้ศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยา selective oxidation ของ methane ในตัวเร่งปฏิกิริยา Fe-ZSM-5 โดยใช้ระเบียบวิธี OION (Our-oun-N-layer Integrated molecular Orbeital + molecular Mechanics) ได้ทำการจำลองแบบโครงสร้างของซีโอไลต์ด้วยแบบจำลองที่ประกอบ Si และ Al จำนวน 46 อะตอมในโครงสร้างซีโอไลต์ และให้มีไอออนออกไซด์ของเหล็กหนึ่งอะตอมอยู่ที่ตำแหน่งแลกเปลี่ยนไอออนของซีโอไลต์ พบว่าโครงสร้างรูพรุนขนาดประมาณ 0.5 นาโนเมตรของซีโอไลต์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดทิศทางการเข้าทำปฏิกิริยาของสารเคมี และมีผลต่อความเสถียรและความว่องไงในการเกิดปฏิกิริยา จากการศึกษาพบว่า กลไกของปฏิกิริยาเริ่มต้นโดย methane เข้าทำปฏิกิริยาโดยการดูดซับแบบอ่อน ๆ บนไอออนเหล็กออกไซด์ จากนั้นเกิดการแตกพันธะคาร์บอน-ไฮโดรเจน ได้เป็น methyl radical จากการคำนวณพบว่า activation energy radical บนเหล็กอย่างรวดเร็วเกิดผลิตภัณฑ์เป็น methoxide ซึ่งถูกดูดซับอย่างเหนียวแน่นบนตำแหน่งที่เกิดปฏิกิริยา อีกทางเลือกหนึ่งของปฏิกิริยาคือ methyl radical อาจจะเกิดปฏิกิริยากับหมู่ไฮดรอกซิลบนเหล็กได้เมทธานอลเป็นผลิตภัณฑ์ โดยขบวนการนี้มี activation energy เท่ากับ 11.1 kcal/mol เมทธานอลที่เกิดขึ้นจะถูกดูดซับอย่างแรงบนไอออนของเหล็กและต้องใช้พลังงานมากถึง 28.8 kcal/mol เพื่อให้หลุดจากการดูดซับ ในขณะที่เมทธานอลสามารถเปลี่ยนไปเป็น methoxide โดยผ่านปฏิกิริยาที่มี activation energy เพียง 11.6 kcal/mol ดังนั้นจากกลไกที่ได้ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา selective oxidation ของ methane จึงเป็น methoxide ซึ่งถูกดูดซับอย่างเหนียวแน่วบนตัวเร่งปฏิกิริยา The reaction mechanism of selective oxidation of methane to methanol on Fe-ZSM-5 catalyst has been investigated using the ONIOM (Our-own-N-layer Intergrated molecular Orbital + molecular Mechanics) approach with a 46T cluster of Fe-ZSM-5 zeolite modeled by the ONIOM2 (B3LYP/6-311+G(3df,2p):UFF) method. The active iron center is modeled as a mononuclear iron species [FeO2]+ located at the ion exchange site of the ZSM-5 zeolite. The steric constraint of the zeolite nanostructured pores plays a vital role in regulation the orientation of reactive species around the active iron center and significantly affects the energetic of the reactive species. Methane is first weakly adsorbed on the active iron site and then activated by direct hydrogen abstraction forming a methyl radical. The barrier energy for the hydrogen abstraction is calculated to be 15.3 kcal/mol. Subsequently, the methyl radical can rapidly recombine with the oxygen radical anion on the iron site resulting in a highly stable adsorbed methoxide product. Alternatively, the methyl radical can react with the hydroxyl group on the iron sith with a small barrier energy of 11.1 kcal/mol producing strongly adsorbed menthanol on the active iron site. Desorption of the adsorbed methanol would require a high desorbing enegy of 28.8 kcal/mal. On the other hand, adsorbed methanol can be relatively easily converted to the highly stable methoxide with a small activation barrier of 11.6 kcal/mol.