Химики облагородили медь плазмой

Ученые придумали способ «заморозить» меди в неионизованном состоянии. В результате она стала проявлять свойства благородных металлов, таких как золото, и лучше подходить в качестве катализатора для химических реакций. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Благородные металлы, такие как золото, платина и серебро, высоко ценятся в том числе и потому, что проявляют высокие каталитические свойства, то есть ускоряют темп химических реакций, и не подвержены коррозии и окислению. С химической точки зрения это означает, что их атомы труднее перевести в состояние с положительной валентностью, то есть лишить внешних электронов, превратить в ионы и присоединить к другим атомам. Эти свойства определяет структура внешней электронной оболочки этих элементов.

В новой работе сотрудники Китайской академии наук доказали, что «благородноством» металла можно манипулировать, действуя на его электронную структуру. Авторы работали с атомами меди, которые подвергали воздействию аргоновой плазмы высокой энергии. В результате медь оказывалась «заморожена» в неокисленном состоянии.

Химики проверили результаты обработки в реакции гидрирования диметилоксалата (CH₃O₂C)₂. Это распространенная многоступенчатая каталитическая реакция, в которой получают метил гликолят (C₃H₆O₃), этиленгликоль (C₂H₆O₂) или этанол (С₂H₅OH). В обычной ситуации использование катализатора из меди и диоксида кремния (Cu/SiO₂) приводит к тому, что в продуктах реакции преобладают последние два вещества. Однако используя в качестве катализатора обработанную новым способом медь, химики получили на выходе большое количество – 87% – метил гликолята. Расчеты авторов показывают, что это стало следствием устойчивости атомов меди к окислению, то есть она стала подобна таким благородным металлам как золото и серебро.