隨著資源和環境問題的日益嚴重，氫能被認為是化石能源的有效替代品。 其中，甲醇（CH3OH）水蒸氣重整（MSR）因其能耗低、操作簡單等特點，是一種經濟高效的製氫方法。 在催化MSR反應的各種催化劑中，Cu具有成本效益高、低溫活性好、H2選擇性高等優點。
由於Cu具有豐富的氧化還原性質，在實際反應條件下通常有多種銅種（Cu0、Cuδ+Cu+）共存此外，合金中的電子重排效應、強金屬載體相互作用（SMSI）和氧空位誘導使揭示本徵活性位點、吸附行為和反應機理的基本問題複雜化，導致催化效能與微觀結構之間的關係不明確。
因此，揭示催化劑的本徵活性位點、構效關係和反應機理，不僅可以為非均相催化劑的結構設計提供合理的依據，而且可以促進MSR實際應用的進一步發展。
最近魏敏，北京化工大學張健楊磊跟Xiao Fengshou， 浙江大學通過共沉澱和後續還原處理製備了一系列具有可調Cu0-Cu+位點（Y表示Cu Al質量比）的YCU Cu（Al）OX樣品，並通過原位表徵和理論計算研究了催化劑的活性中心。 實驗結果表明，在240時，425Cu Cu（Al）OX催化劑表現出最佳的MSR催化效能，CH3OH轉化率為>99%，H2收率高達1108 mol S-1 GCAT-1，優於先前報道的用於MSR的Cu基催化劑。
此外，4.100 h後，25 Cu（Al）OX催化劑的CH3OH轉化率和H2收率分別從99 h下降。5% 和 1108 mol s-1 gcat-1 低至 863% 和 994 mol s-1 gcat-1），但再生後（300空氣氧化1 h，在220 h還原25% H2 N2 1 h），催化效能可恢復到原來的水平。
動力學研究、原位傅立葉變換紅外光譜和質譜分析得到證實，425 Cu（Al）ox催化劑上的MSR反應經歷了CH3OH脫氫、HCOoch3水解和HCOo*分解三個主要過程，其中CH3O*和HCOO*中間體的C-H鍵斷裂是乙個速率控制步驟。
值得注意的是，Cu0-Cu+介面的協同催化起著決定性的作用：含氧中間體（CH3O*和HCOo*）在Cu0-Cu+介面的吸附活化適中，中等的吸附強度導致催化劑介面重構和催化劑介面向反應中間體的電子轉移幾何形狀和電子結構的變化導致C-H鍵斷裂的能壘降低，從而顯著促進MSR反應。 綜上所述，本研究在原子水平上揭示了MSR中Cu0-Cu+介面的協同作用，可為高效能MSR催化劑的合理設計提供指導。
designing cu0−cu+ dual sites for improved c−h bond fracture towards methanol steam reforming. nature communications, 2023. doi: 10.1038/s41467-023-43679-0