中澳科学家利用光电催化让污染物变废为宝

从中国科学院大连化学物理研究所获悉，近日，该所洁净能源国家实验室太阳能研究部李灿院士领导的团队和澳大利亚昆士兰大学纳米材料中心逯高清（Max Lu）、王连洲团队合作，在光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中取得重要进展、将工业污染物硫化氢分解为重要化学品单质硫和能源分子氢，可谓变废为宝。相关研究成果发表在近期出版的《德国应用化学》上，并被评为“hot paper”（热点文章）。

硫化氢作为一种有毒的化学品，广泛存在于自然界中（例如天然气中），特别是大量副产于大规模的石油加氢精制过程中。由于其强烈的毒性，硫化氢本身的资源价值未被充分认识。传统的克劳斯处理方法可以将硫化氢部分氧化得到硫和水，然而却损失了氢，不能充分利用硫化氢资源。因此，开发一种能够同时得到氢和硫的硫化氢转化绿色技术十分必要。

大连化物所于2009年发展了双助光催化剂（铂、硫化钯/硫化镉）体系，在可见光下以硫化氢作为原料可以高效制氢（量子效率高达93%），此工作得到中石化的重视，已完成实验室小型放大试验。该所毕业的宗旭博士在昆士兰大学做博士后期间提出了一种创新的硫化氢转化工艺过程，与大连化物所李灿院士领导的太阳能研究部合作，实现了光电催化—化学耦合分解硫化氢，同时得到氢气和硫。该过程涉及两个反应步骤，第一步利用氧化还原电对的氧化态高效捕获硫化氢得到硫和还原态，第二步是光电催化还原质子产氢，同时将电对的还原态氧化。利用氧化还原电对的循环，将两个高效的反应过程耦合起来，实现了光电驱动的硫化氢的转化。实验表明，该体系可以实现硫化氢的连续高效转化。

据介绍，这项工作利用太阳能光催化和光电催化，为解决天然气和石油化工过程中产生的大量硫化氢资源高值化转化提供了一个新途径。