En tant que métal non noble, le cuivre s'oxyde plus facilement à une valence positive (Cu+ ou Cu2+) que les éléments de la même famille Au ou Ag. En général, cette propriété chimique est principalement déterminée par la structure électronique. Peut-on modifier les propriétés chimiques d'un élément en régulant sa structure électronique ? Le Cu peut-il jouer le rôle de métal noble dans les réactions catalytiques ?

Une équipe dirigée par le Dr Sun Jian de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) donne une réponse positive. L'article récemment publié par l'équipe dans Avancées scientifiques montre que la structure électronique de Cu peut être modifiée, assisté par plasma à haute énergie, ce qui fait que le Cu présente des comportements catalytiques significativement différents du Cu normal dans les réactions d'hydrogénation sélective.

La réaction d'hydrogénation de l'oxalate de diméthyle (DMO), une réaction catalytique à plusieurs étapes typique produisant du glycolate de méthyle (MG), l'éthylène glycol ou l'éthanol, a été sélectionné comme réaction sonde pour le cuivre. Dans cette réaction, le produit commun sur Cu/SiO pris en charge 2 catalyseurs est l'un des deux derniers en raison de la coexistence inévitable de Cu+ et Cu0 pour l'hydrogénation profonde.

Le Cu pulvérisé (SP), qui est bombardé par un plasma d'argon à haute énergie, peut être "congelé" à valence zéro lorsqu'il est exposé à une atmosphère d'oxydation ou de réaction à une très large plage de température, présentant des comportements de type métal noble.

En hydrogénation DMO, une sélectivité élevée (87 %) vis-à-vis du produit de pré-hydrogénation, MG, un produit chimique de grande valeur, a été observé. La surface d'énergie libre au niveau de la molécule dans diverses voies de réaction par calcul DFT vérifie également que le Cu0 "gelé" est crucial pour l'hydrogénation préliminaire.