甲醇蒸氣重整(MSR)使用的Ni-Cu催化劑具有成本低和對(duì)CO2和H2選擇性高的優(yōu)點(diǎn),使其成為甲醇制氫的理想催化劑。此外,雙金屬Ni-Cu合金阻止了不良甲烷、CO和焦炭的產(chǎn)生。基于此,葡萄牙波爾圖大學(xué)José L. C. Fajín(通訊作者)等人報(bào)道了通過(guò)密度泛函理論(DFT)計(jì)算研究了Ni-Cu表面的全MSR機(jī)理,進(jìn)一步解釋了它們對(duì)該反應(yīng)的高活性和高選擇性。通過(guò)研究其所有可能的反應(yīng)路線,特別是在水煤氣轉(zhuǎn)換(WGS)反應(yīng)之后實(shí)現(xiàn)甲醇分解和導(dǎo)致從甲醇直接形成CO2的路線,進(jìn)一步了解Ni-Cu催化劑上的MSR機(jī)制。作者還考慮了導(dǎo)致甲烷和焦炭形成的途徑,以找出Ni-Cu催化劑限制其形成的原因。提出的密度泛函理論(DFT)計(jì)算等理論方法用于研究各種催化表面上的不同SR路線,即 Ru(0001)、PdZn(111)、ZnCu(111)、Co(0001)和Co(111)、Cu(111)或其他TM(111)和TM(100)表面,其中TM=Ag、Au、Cu、Pt、Pd、Ir、Rh和Ni。DFT計(jì)算也已用于相反過(guò)程的研究,即CO或CO2加氫生成甲醇,顯示了Ni-Cu催化劑催化此類反應(yīng)的潛力。此外,MSR在Ni-Cu表面的演變主要是通過(guò)催化表面上的甲醇分解,然后是WGS反應(yīng),該反應(yīng)將甲醇分解獲得的CO轉(zhuǎn)化為CO2和額外的H2。甲醇直接生成CO2應(yīng)是催化劑中存在梳狀表面的少數(shù)途徑。最重要的是,Ni-Cu合金抑制了甲烷和焦炭的形成,而CO物種的高解吸屏障避免了其產(chǎn)生。總之,本研究收集的信息以及對(duì)這些表面上MSR反應(yīng)機(jī)理的深入了解將有助于未來(lái)設(shè)計(jì)改進(jìn)的Ni-Cu合金基甲醇制氫催化劑。Insights into the Mechanism of Methanol Steam Reforming for Hydrogen Production over Ni-Cu-Based Catalysts. ACS Catal., 2021, DOI: 10.1021/acscatal.1c03997.https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03997.