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科技日報記者?劉霞
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(chǎn)生的臭氣熏天的副產(chǎn)品硫化氫轉(zhuǎn)化成了氫氣。新工藝效率高且成本低廉，在節(jié)能環(huán)保的同時還有望促進氫經(jīng)濟的發(fā)展。相關(guān)研究刊發(fā)于最近的美國化學學會《能源快報》雜志。
光催化一步到位將硫化氫變?yōu)闅錃猓ㄋ囆g(shù)圖）。圖片來源：物理學家組織網(wǎng)
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(yè)來說，它也是一個大問題，這些行業(yè)每年會產(chǎn)生數(shù)千噸這種有毒氣體，作為從石油、天然氣、煤炭和其他產(chǎn)品去除硫過程中的副產(chǎn)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(fā)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(zhuǎn)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(fā)生強烈的相互作用。這些等離子體反應會產(chǎn)生“熱載流子”——一種可以驅(qū)動催化的“短命”高能電子。
研究結(jié)果顯示，她們借助一組LED燈，就產(chǎn)生了熱載體光催化，并有效地將硫化氫氣體直接轉(zhuǎn)化成氫氣和硫，這與煉油廠用來分解硫化氫的現(xiàn)有催化技術(shù)形成了鮮明對比。目前煉油廠分解硫化氫的催化技術(shù)稱為“克勞斯工藝”，它會產(chǎn)生硫，但不產(chǎn)生氫，而是將氫轉(zhuǎn)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(jīng)濟地從下水道氣體和動物糞便等來源清除非工業(yè)硫化氫。“鑒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(tài)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(jīng)濟的‘主角’。”
關(guān)鍵詞： 光催化劑
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