中澳科學(xué)家合作研發(fā)高效綠色硫化氫轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)

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近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國家實驗室太陽能研究部李燦院士團隊和昆士蘭大學(xué)納米材料中心逯高清、王連洲教授團隊合作，在光電催化-化學(xué)耦合分解硫化氫研究中取得重要進展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上，并被評為熱點文章。

硫化氫作為一種有毒的化學(xué)品，廣泛存在于自然界中，特別是大量副產(chǎn)于大規(guī)模的石油加氫精制過程中。由于其強烈的毒性，硫化氫本身的資源價值未被充分認識。傳統(tǒng)的克勞斯處理方法可以將硫化氫部分氧化得到硫和水，然而損失了氫，不能充分利用硫化氫資源。因此，開發(fā)一種能夠同時得到氫和硫的硫化氫轉(zhuǎn)化的綠色技術(shù)十分必要。

近年來，大連化物所首先發(fā)展了雙助光催化劑Pt-PdS/CdS體系，在可見光下以H2S作為原料可以高效制氫（量子效率高達93%），此工作得到中石化的重視，已完成實驗室小型放大試驗。該所畢業(yè)的宗旭博士在昆士蘭大學(xué)做博士后期間提出了一種創(chuàng)新的硫化氫轉(zhuǎn)化工藝過程，與大連化物所李燦院士領(lǐng)導(dǎo)的太陽能研究部合作，實現(xiàn)了光電催化-化學(xué)耦合分解硫化氫，同時得到氫氣和硫。該過程涉及兩個反應(yīng)步驟，第一步利用I3-/I-或Fe3+/Fe2+電對的氧化態(tài)高效捕獲H2S得到硫和還原態(tài)，第二步是光電催化還原質(zhì)子產(chǎn)氫，同時將電對的還原態(tài)氧化。利用I3-/I-或Fe3+/Fe2+循環(huán)，將兩個高效的反應(yīng)過程耦合起來，實現(xiàn)了光電驅(qū)動的硫化氫的轉(zhuǎn)化。實驗表明，該體系可以實現(xiàn)H2S的連續(xù)高效轉(zhuǎn)化。這項工作利用太陽能光催化和光電催化，為解決天然氣和石油化工過程中產(chǎn)生的大量H2S資源高值化（H2+S）轉(zhuǎn)化提供了一個新途徑。