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甲醇蒸氣重整（MSR）使用的Ni-Cu催化劑具有成本低和對CO₂和H₂選擇性高的優點，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和焦炭的產生。

基于此，葡萄牙波爾圖大學José L. C. Fajín（通訊作者）等人報道了通過密度泛函理論（DFT）計算研究了Ni-Cu表面的全MSR機理，進一步解釋了它們對該反應的高活性和高選擇性。

通過研究其所有可能的反應路線，特別是在水煤氣轉換（WGS）反應之后實現甲醇分解和導致從甲醇直接形成CO₂的路線，進一步了解Ni-Cu催化劑上的MSR機制。

作者還考慮了導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計算也已用于相反過程的研究，即CO或CO₂加氫生成甲醇，顯示了Ni-Cu催化劑催化此類反應的潛力。

此外，MSR在Ni-Cu表面的演變主要是通過催化表面上的甲醇分解，然后是WGS反應，該反應將甲醇分解獲得的CO轉化為CO₂和額外的H₂。甲醇直接生成CO₂應是催化劑中存在梳狀表面的少數途徑。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生。

總之，本研究收集的信息以及對這些表面上MSR反應機理的深入了解將有助于未來設計改進的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.

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ACS Catalysis：Ni-Cu基催化劑上甲醇蒸氣重整制氫機理研究

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