光催化剂一步到位将硫化氢转化为氢

英国莱斯大学和美国普林斯顿大学科学家借助金纳米颗粒，仅需一个步骤，就将石化炼油厂产生的臭气熏天的副产品硫化氢转化成了氢气。新工艺效率高且成本低廉，在节能环保的同时还有望促进氢经济的发展。相关研究刊发于最近的美国化学学会《能源快报》杂志。

光催化一步到位将硫化氢变为氢气（艺术图）。
图片来源：物理学家组织网

硫化氢气体具有明显的臭鸡蛋味，通常来自下水道、堆场和垃圾填埋场等地。对于炼油厂、石化厂等行业来说，它也是一个大问题，这些行业每年会产生数千吨这种有毒气体，作为从石油、天然气、煤炭和其他产品去除硫过程中的副产品。

为处理这些气体并“变废为宝”，莱斯大学化学家娜奥米·哈拉斯及其合作者研发了一种新工艺，使用金纳米颗粒，且仅需一个步骤，就将硫化氢转化为氢气和硫。更重要的是，这一工艺所需的能量都来自于光。

哈拉斯解释说，在最新研究中，她们在二氧化硅粉末颗粒表面点缀了一些金“岛”，每个金“岛”都是一个直径约百亿分之一米的金纳米颗粒，它会与特定波长的可见光发生强烈的相互作用。这些等离子体反应会产生“热载流子”——一种可以驱动催化的“短命”高能电子。

研究结果显示，她们借助一组LED灯，就产生了热载体光催化，并有效地将硫化氢气体直接转化成氢气和硫，这与炼油厂用来分解硫化氢的现有催化技术形成了鲜明对比。目前炼油厂分解硫化氢的催化技术称为“克劳斯工艺”，它会产生硫，但不产生氢，而是将氢转化为水。此外，“克劳斯工艺”还需要多个步骤，其中一些需要将燃烧室加热到约800多摄氏度的高温。

哈拉斯表示，她们会不断精简这一最新工艺，最终使其变得成本低廉且效率极高，从而能够经济地从下水道气体和动物粪便等来源清除非工业硫化氢。“鉴于这一工艺只需要可见光而不需要外部加热，使用可再生太阳能或高效固态LED照明即可，因此这一工艺相对比较简单，而且得到的氢气是目前极受追捧的氢经济的‘主角’。”(刘霞)