A Dual-Function Design: Carbon-Encapsulated Cu/Al2O3-ZnO for Highly Active and Stable Hydrogen Production via Methanol/Water Reforming
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Abstract Hydrogen (H2) is a sustainable and carbon-neutral energy alternative. Practical H2 production via aqueous-phase reforming of methanol (APRM) requires high-performance catalysts. Herein, we report the design of a Cu-guar gum/Al2O3-ZnO (Cu-GG/AZ) catalyst and elucidate its structure–performance relationship using a combination of complementary characterization methods. At 240 °C, the catalyst achieves a H2 production rate of 249.2 μmol/gcat/s with 99.92% H2 selectivity and < 0.10% CO selectivity, and maintains good stability over five hydrothermal cycles. High efficiency arises from carbon encapsulation, which stabilizes Cu+/Cu0 sites and enhances diffusion/adsorption through better interfacial wettability. The APRM mechanism is identified as methanol dehydrogenation (MD) coupled with the water-gas shift (WGS) reaction. Density functional theory (DFT) calculations reveal that graphitic carbon supported Cu/Al2O3-ZnO lowers the Gibbs free energy of the rate-determining step for both MD and WGS processes through enhanced electron modulation. Weakening *H2 adsorption (from –0.09 to 0.15 eV) boosts H2 release. A key oxygen-containing species (*OH) is enriched and adsorbed at Cu+/Cu0 sites, which facilitates the formation of *CH2O and *HCOOH and promotes *CO conversion.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- A Dual-Function Design: Carbon-Encapsulated Cu/Al2O3-ZnO for Highly Active and Stable Hydrogen Production via Methanol/Water Reforming
- Date Crossref
- 18/09/2026
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Guangzhou Vocational College of Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Shenzhen Polytechnic University Hoffmann Institute of Advanced Materials pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Zhaoqing University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Guangzhou College of Technology and Business pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Guangzhou Vocational College of Science and Technology, Hoffmann Institute of Advanced Materials — Shenzhen Polytechnic University et Zhaoqing University, avec 1 autre affiliation.
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