Frosset kobber opfører sig som ædelmetal i katalyse:undersøgelse

Som et ikke-ædelt metal, kobber oxideres lettere til en positiv valens (Cu+ eller Cu2+) end samme-familiens grundstoffer Au eller Ag. Generelt, denne kemiske egenskab er hovedsageligt bestemt af elektronstruktur. Kan vi ændre et grundstofs kemiske egenskaber ved at regulere dets elektronstruktur? Kan Cu fungere som et ædelmetal i katalytiske reaktioner?

Et hold ledet af Dr. Sun Jian fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) giver et positivt svar. Holdets nyligt offentliggjorte papir i Videnskabens fremskridt viser, at elektronstrukturen af ​​Cu kan ændres, assisteret af højenergiplasma, hvilket får Cu til at udvise væsentligt anderledes katalytisk adfærd end normalt Cu i selektive hydrogeneringsreaktioner.

Dimethyloxalat (DMO) hydrogeneringsreaktionen, en typisk flertrins katalytisk reaktion, der producerer methylglycolat (MG), ethylenglycol eller ethanol, blev valgt som en probereaktion for kobber. I denne reaktion, det fælles produkt over understøttet Cu/SiO ₂ katalysatorer er en af ​​de to sidstnævnte på grund af den uundgåelige sameksistens af Cu+ og Cu0 til dyb hydrogenering.

Den sputterede (SP) Cu, som bliver bombarderet af højenergi argonplasma, kan "fryses" ved nul valens, når de udsættes for oxidation eller reaktionsatmosfære ved et meget bredt temperaturområde, præsenterer ædelmetal-lignende adfærd.

I DMO-hydrogenering, en høj selektivitet (87%) over for det foreløbige hydrogeneringsprodukt, MG, et kemikalie af høj værdi, blev observeret. Molekyleniveauets frie energioverflade i forskellige reaktionsveje ved DFT-beregning verificerer også, at "frosset" Cu0 er afgørende for foreløbig hydrogenering.