Som en icke-ädel metall, koppar oxideras lättare till en positiv valens (Cu+ eller Cu2+) än samma familjeämnen Au eller Ag. I allmänhet, denna kemiska egenskap bestäms huvudsakligen av elektronstrukturen. Kan vi ändra de kemiska egenskaperna hos ett grundämne genom att reglera dess elektronstruktur? Kan Cu fungera som en ädelmetall i katalytiska reaktioner?

Ett team ledd av Dr. Sun Jian från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) ger ett positivt svar. Teamets nyligen publicerade tidning i Vetenskapens framsteg visar att elektronstrukturen hos Cu kan ändras, assisterad av högenergiplasma, vilket gör att Cu uppvisar signifikant annorlunda katalytiska beteenden än normalt Cu i selektiva hydreringsreaktioner.

Dimetyloxalat (DMO) hydrogeneringsreaktion, en typisk flerstegs katalytisk reaktion som producerar metylglykolat (MG), etylenglykol eller etanol, valdes som en sondreaktion för koppar. I denna reaktion, den vanliga produkten över stödd Cu/SiO ₂ katalysatorer är en av de två sistnämnda på grund av den oundvikliga samexistensen av Cu+ och Cu0 för djuphydrering.

Den förstoftade (SP) Cu, som bombarderas av högenergiargonplasma, kan "frysas" vid noll valens när de utsätts för oxidation eller reaktionsatmosfär vid ett mycket brett temperaturområde, presenterar ädelmetallliknande beteenden.

Vid DMO-hydrering, en hög selektivitet (87%) mot den preliminära hydreringsprodukten, MG, en högvärdig kemikalie, var observerad. Molekylnivåns fria energiyta i olika reaktionsvägar genom DFT-beräkning verifierar också att "frusen" Cu0 är avgörande för preliminär hydrering.