中国科学院生态环境研究中心贺泓院士团队在绿色低碳能源制氢方面取得重要研究进展，成果以“Electronic Metal–Support Interaction at ZnOx/Cu Interface Enhances H2 Production in Methanol Steam Reforming”为题发表于Journal of the American Chemical Society期刊上。
在全球能源结构转型和“双碳”目标加速推进的背景下，氢能作为清洁高效的二次能源，被认为是构建未来低碳能源体系的关键支撑。甲醇水蒸气重整制氢（Methanol Steam Reforming, MSR）因可与可再生甲醇及二氧化碳资源循环利用相结合，被视为实现低碳、可持续制氢的重要技术路径。然而，如何精准调控催化剂活性位点以提升反应效率和稳定性，始终是该领域面临的核心挑战。
图. ZnOx/Cu界面电子金属-载体相互作用增强甲醇蒸气重整制氢
针对这一问题，研究团队以工业上长期广泛应用、但其作用机理长期存在争议的Cu/ZnO/Al2O3催化体系为研究对象，通过精细的结构设计，成功构建了界面结构清晰、可控的ZnOx/Cu模型体系，并在此基础上发现并证实了电子金属–载体相互作用（Electronic Metal–Support Interaction, EMSI）的关键作用。研究表明，ZnOx/Cu界面是反应过程中能够持续调控电子分布和催化行为的核心活性中心。ZnOx物种包覆于Cu纳米颗粒周围，促使电子在界面间实现高效、可逆的双向动态转移，从而显著影响Cu活性位点的氧化还原循环。一方面，ZnOx向Cu的电子供给有效抑制了Cu在反应过程中的过度氧化，增强了水分子的活化能力；另一方面，Cu向ZnOx的电子转移则促进了关键中间体甲酸盐物种的脱氢转化。上述由界面EMSI协同诱导的双重促进效应，使甲醇水蒸气重整反应的产氢效率和稳定性均得到显著提升。
该研究工作系统阐明了界面EMSI在Cu/ZnO基催化体系中的本质作用机制，为通过界面工程精准调控催化活性位点提供了清晰范式，不仅加深了对经典工业催化体系的基础认知，也为绿色制氢等低碳能源转化技术的设计与发展提供了重要的科学支撑。
中国科学院生态环境研究中心博士研究生刘帝儒为论文第一作者，徐光艳研究员和贺泓院士为论文通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（22422609和22276203）的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c20603
大气环境与污染控制实验室
2026年2月9日