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光催化劑一步到位將硫化氫轉化為氫

信息來源:科技日報更新時間:2022-11-02

    英國萊斯大學和美國普林斯頓大學科學家借助金納米顆粒,僅需一個步驟,就將石化煉油廠產生的臭氣熏天的副產品硫化氫轉化成了氫氣。新工藝效率高且成本低廉,在節能環保的同時還有望促進氫經濟的發展。相關研究刊發于最近的美國化學學會《能源快報》雜志。

  硫化氫氣體具有明顯的臭雞蛋味,通常來自下水道、堆場和垃圾填埋場等地。對于煉油廠、石化廠等行業來說,它也是一個大問題,這些行業每年會產生數千噸這種有毒氣體,作為從石油、天然氣、煤炭和其他產品去除硫過程中的副產品。

  為處理這些氣體并“變廢為寶”,萊斯大學化學家娜奧米·哈拉斯及其合作者研發了一種新工藝,使用金納米顆粒,且僅需一個步驟,就將硫化氫轉化為氫氣和硫。更重要的是,這一工藝所需的能量都來自于光。

  哈拉斯解釋說,在最新研究中,她們在二氧化硅粉末顆粒表面點綴了一些金“島”,每個金“島”都是一個直徑約百億分之一米的金納米顆粒,它會與特定波長的可見光發生強烈的相互作用。這些等離子體反應會產生“熱載流子”——一種可以驅動催化的“短命”高能電子。

  研究結果顯示,她們借助一組LED燈,就產生了熱載體光催化,并有效地將硫化氫氣體直接轉化成氫氣和硫,這與煉油廠用來分解硫化氫的現有催化技術形成了鮮明對比。目前煉油廠分解硫化氫的催化技術稱為“克勞斯工藝”,它會產生硫,但不產生氫,而是將氫轉化為水。此外,“克勞斯工藝”還需要多個步驟,其中一些需要將燃燒室加熱到約800多攝氏度的高溫。

  哈拉斯表示,她們會不斷精簡這一最新工藝,最終使其變得成本低廉且效率極高,從而能夠經濟地從下水道氣體和動物糞便等來源清除非工業硫化氫?!拌b于這一工藝只需要可見光而不需要外部加熱,使用可再生太陽能或高效固態LED照明即可,因此這一工藝相對比較簡單,而且得到的氫氣是目前極受追捧的氫經濟的‘主角’。”


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