科學家發明冶煉新工藝 讓銅擁有與金類似的特性

作為地球上最受追捧的材料之一,這種金屬擁有一系列優異的特性,在各行各業的運用甚是廣泛。

然而作為一種貴金屬,其原材料成本也相當高昂。那麼有沒有一種方法,可以讓儲量更豐富的材料(比如銅),擁有與之類似的特性呢?好消息是,儘管中國科學家尚未邁過這個里程碑,但已經在一定程度上實現了這個目標。

科学家发明冶炼新工艺 让铜拥有与金类似的特性

研究配圖 - 1:特殊處理後的 Cu/SiO2 晶體的化學性狀

在發表於《科學進展》(Science Advanced)期刊上的一篇新文章中:

中國研究團隊解析了他們是如何藉助一股帶電的氬氣來對抗銅原子,使後者在冷卻後形成的微小顆粒,能夠在極端應力下呈現與金非常相似的特性。

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研究配圖 - 2:銅的電子結構

研究人員對新形成的銅納米顆粒的特性,進行了一番工藝測試:

該工藝通常被用於保持更具價值的金屬(比如純金),不過改變了化學性質的新式冶銅工藝,已證明能夠讓純銅扮演類似金銀的催化劑。

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研究配圖 - 3:濺射銅的抗氧化能力,與類金屬性能。

其標誌著“金類似物”研究的重大突破,或改變貴金屬在工業領域的使用方式。

論文一作 Sun Jian 在一份聲明中稱 —— 銅納米粒子的催化性能,與金/銀非常接近。實驗結果表明,被特殊工藝處理過的金屬銅(曾經的‘野雞’),可以‘飛上枝頭變鳳凰’。

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研究配圖 - 4:在各種評估條件下的 Cu/SiO2 催化性能

人們日常接觸到的黃金,多是在金飾品店的櫥窗中。但得益於獨特的性質,它在工業領域也相當受歡迎。

遺憾的是,潛在的稀缺性,導致了黃金成本的高企。如果科學家能夠輕易生產出與黃金類似的替代品,即有望節省大量的成本。

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研究配圖 - 5:DFT 計算與反應路徑示意

需要指出的設計,本文介紹的銅處理工藝,並不會讓純銅擁有與黃金一樣的色澤。

然而研究人員賦予銅粒子在特定條件下、具有像黃金一樣的特性,這項進展還是讓我們激動不已。至於未來的發展,還請拭目以待。

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研究配圖 - 6:四條路徑下的分子級表面特性

《Freezing copper as a noble metal–like catalyst for preliminary hydrogenation》

[編譯自:BGR]


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