氢气是一种新型的清洁可再生能源,具有能量密度高、应用广泛等优点。氢燃料电池是新能源汽车最理想的动力源,含氧烃类化合物的水蒸气重整（steam reforming,SR）是一种为小型集成化的移动电池设备在线供氢的有效途径。二甲醚（dimethyl ether,DME）具有无毒、氢碳比高、重整温度低以及储存运输便利等优点,是首选的制氢原料。而二甲醚水蒸气重整反应属于串联反应,其应用的催化剂需要由固体酸和重整催化剂耦合而成。其中,固体酸催化剂主要选用γ-Al₂O₃,重整催化剂则以Cu基催化剂研究最为广泛和深入。然而,当前研究者们面临的主要挑战莫过于开发具有高分散度的Cu基催化剂,并通过修饰、改性来提高其抗烧结能力,同时优化双功能催化剂的耦合方式从而打破传质壁垒。本文采用浸渍法制备了不同Cu负载量的Cu/γ-Al₂O₃催化剂,详细研究了Cu负载量对二甲醚水蒸气重整反应的影响。结果表明,Cu负载量约为3 wt%的Cu/γ-Al₂O₃催化剂表现出最佳的催化性能,且在反应后未发现明显的Cu物种团聚现象。而Cu负载量高达9 wt%的催化剂在经历二甲醚水蒸气重整反应后,其孔道被严重堵塞,且发生了严重的烧结失活。本文采用溅射法制备了Cu负载量约为3 wt%的Cu/γ-Al₂O₃催化剂,研究发现该催化剂在高温反应过程中发生了严重的团聚烧结。为了提高其抗烧结能力,本文采用Cu-Zn双金属溅射法制备了Cu-Zn O/γ-Al₂O₃催化剂。与Cu/γ-Al₂O₃催化剂相比,Cu-Zn O/γ-Al₂O₃催化剂显著提高了Cu分散度和高温热稳定性,这主要是因为Cu物种与Zn O之间存在着相互作用。此外,溅射的Cu-Zn O/γ-Al₂O₃催化剂具有很高的活性Cu物种利用效率,并最优化地耦合了酸性位和金属活性位,从而有效抑制了甲醇的直接分解。另一方面,溅射的催化剂Cu物种仅锚定在γ-Al₂O₃的外表面,很大程度地改善了传质问题,有效地抑制了逆水煤气变换副反应。基于以上的改善,Cu-Zn O/γ-Al₂O₃催化剂显著降低了副产物CO的选择性。