近日，中国科学院大连化物所孙剑研究团队发现了一种可替代贵金属金或银的铜催化剂，在催化加氢反应中表现出与传统铜催化剂完全不同，而与金或银接近的性能。相关研究成果发表于日前出版的顶级期刊《科学—进展》上。
原子的外围电子结构常常会决定金属的化学性质。金、银等贵金属电子结构稳定，一般条件下不易与其他化学物质发生化学反应，并具有耐高温、抗氧化等优良特性，成为最重要的催化剂材料。但其价格昂贵，限制了实际应用。同族的非贵金属铜更易获得且价格便宜，但在催化反应中更易被氧化，化学性质并不稳定。
为提高铜催化剂的稳定性，该研究团队尝试通过“高能等离子体流轰击”的方法，改变铜的外围电子结构，使铜表现出贵金属金和银的特性，进而替代金、银催化剂。这种等离子体流轰击铜改变其电子结构的过程，被科研人员比喻为对铜催化剂的“冷冻”处理。它是采用磁控溅射装置，在电场驱动下，定向轰击铜金属靶，使得金属铜以原子形式均匀沉积于载体表面。
相关实验结果显示，被“冷冻”的铜纳米颗粒在反应过程中可被锁定在一定温度内，“冷冻”的铜纳米颗粒催化剂表现出了与贵金属金或银极其类似的催化性能。该结果颠覆了铜催化剂利于发生深度加氢反应的传统认知，证明了铜金属经过处理，可以表现出与贵金属金或银极其类似的催化性能。
