Come un metallo non nobile, il rame si ossida più facilmente a valenza positiva (Cu+ o Cu2+) rispetto agli elementi della stessa famiglia Au o Ag. Generalmente, questa proprietà chimica è determinata principalmente dalla struttura dell'elettrone. Possiamo cambiare le proprietà chimiche di un elemento regolando la sua struttura elettronica? Il Cu può fungere da metallo nobile nelle reazioni catalitiche?

Un team guidato dal dottor Sun Jian del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) dà una risposta positiva. Il documento pubblicato di recente dal team in Progressi scientifici mostra che la struttura elettronica di Cu può essere modificata, assistito da plasma ad alta energia, facendo in modo che il Cu mostri comportamenti catalitici significativamente diversi rispetto al normale Cu nelle reazioni di idrogenazione selettiva.

La reazione di idrogenazione del dimetil ossalato (DMO), una tipica reazione catalitica multistadio che produce glicolato di metile (MG), glicole etilenico o etanolo, è stata scelta come reazione sonda per il rame. In questa reazione, il prodotto comune su Cu/SiO . supportato ₂ catalizzatori è uno degli ultimi due per l'inevitabile coesistenza di Cu+ e Cu0 per l'idrogenazione profonda.

Il Cu sputterato (SP), che è bombardato da plasma di argon ad alta energia, può essere "congelato" a valenza zero se esposto all'ossidazione o all'atmosfera di reazione a un intervallo di temperatura molto ampio, presentando comportamenti simili ai metalli nobili.

Nell'idrogenazione DMO, un'elevata selettività (87%) verso il prodotto di idrogenazione preliminare, MG, una sostanza chimica di alto valore, è stato osservato. La superficie di energia libera a livello di molecola in vari percorsi di reazione mediante il calcolo DFT verifica anche che il Cu0 "congelato" sia cruciale per l'idrogenazione preliminare.