Cu基和Pt基甲醇水蒸气重整制氢催化剂研究进展

摘要

甲醇水蒸气重整（methanol steam reforming, MSR）反应是实现甲醇在线制氢的重要途径，在清洁能源应用中具有重要作用。MSR反应中的催化性能直接影响氢气产量和副产物组成，其中Cu基和Pt基催化剂被广泛研究。其催化机制主要涉及甲醇和水分子中C―H和O―H键的断裂。Cu基催化剂的活性依赖于Cu⁰和Cu⁺位点的比例及协同作用，Pt基催化剂则通过Pt₀、Pt^δ+或Pt²⁺活性位点与氧空位的相互作用发挥作用。然而，活性金属与载体之间的电子转移及相互作用机制仍存争议，影响金属价态、吸附位点及反应路径选择，特别是在甲醇脱氢生成中间产物（如甲醛、甲酸和甲酸甲酯）的反应路径上，尚未形成统一认识。本文总结了Cu⁰与Cu⁺的单位点与协同位点机制，探讨了Pt基催化剂的直接路径与协同路径，分析In₂O₃等对Pt位点调控及氧空位生成的促进作用。通过催化性能评估与机理研究，提出了优化催化剂活性和稳定性的策略。本综述不仅深化了对MSR反应机理的理解，还为高效催化剂的设计提供了理论基础和研究方向。

关键词

甲醇水蒸气重整制氢 / Cu基和Pt基催化剂 / 活性位点 / 协同作用 / 反应路径

基金资助

深圳市科技计划项目; 深圳市科技创新委员会(KQTD20180411143418361); 深圳燃气-南科大联合能源实验室; 广东省催化化学重点实验室-南方科技大学(2020B121201002); 河南省高等学校重点科研项目计划(24B530001); 国家自然科学基金(U22B20149)资助项目