Wytwarzanie wodoru w drodze fotoreformowania metanolu jest jedną z najintensywniej badanych przemian fotochemicznych w dążeniu do zrównoważonej gospodarki o obiegu zamkniętym pozbawionej odpadów. Transformacja ta zwykle wytwarza znaczną ilość węgla gazowego w postaci CO2 i CO, co dyskwalifikuje wiele aktywnych fotokatalizatorów jako w pełni zrównoważonych. Tutaj demonstrujemy atomowo zdyspergowane nanocząstki kompozytowe Cu na TiO2, syntetyzowane metodą mokrej impregnacji, które są wysoce aktywne i selektywne w produkcji wodoru poprzez fotoreforming roztworu metanolu. Nasz fotokatalizator wykazuje pozorną wydajność kwantową 10% przy długości fali 365 nm i źródle diody elektroluminescencyjnej (LED) o małej mocy 0,45 W. Jedynym znalezionym produktem gazowym jest wodór molekularny, podczas gdy cały węgiel jest wychwytywany w dalszej części ciekłej mieszaniny formaldehydu i kwasu mrówkowego, dzięki czemu proces jest w pełni zrównoważony i czysty. Zastosowaliśmy różne techniki eksperymentalne i obliczenia teorii funkcjonału gęstości (DFT), aby scharakteryzować nasze fotokatalizatory i zapewnić wgląd w wyjątkowe zachowanie układu Cu/TiO2. Połączenie pomiarów ab initio DFT i rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS) pozwoliło nam zidentyfikować cykl redoks Cu+–Cu0–Cu+ w warunkach reakcji. Ominięcie stopnia utlenienia Cu2+ ma kluczowe znaczenie, aby utrzymać potencjał utleniający fotogenerowanych dziur na wystarczająco niskim poziomie, aby zapobiec wytwarzaniu CO2 i utrzymać cały węgiel w fazie ciekłej. Praca ta toruje drogę do wydajnego i czystego wytwarzania wodoru poprzez fotoreformację metanolu przy użyciu sprawdzonego i taniego fotokatalizatora Cu/TiO2.