近日，大連化物所研究員鄧德會團隊開發(fā)了一種新型石墨烯殼層封裝鈷鎳納米粒子的“鎧甲”催化劑，成功實現(xiàn)電催化高效分解硫化氫制備高純氫氣，為消除硫化氫污染物并制取綠色氫能源提供了新思路。研究成果發(fā)表于《能源與環(huán)境科學》。
有毒氣體硫化氫是一種在石油化工中廣泛存在的副產(chǎn)物，但同時也是一種潛在的制氫原料。電催化分解硫化氫是一種溫和高效的方法，可以通過陰極析氫、陽極產(chǎn)硫，同時實現(xiàn)氫氣和硫粉的分離與回收。然而，目前報道的催化劑中，貴金屬價格昂貴，過渡金屬及其氧化物易被反應介質(zhì)毒化或腐蝕而失去活性，極大地限制了這項技術(shù)的發(fā)展。
此次研究人員開發(fā)的新型催化劑，在電催化硫化氫體系中展現(xiàn)出了優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。優(yōu)化后的催化劑電解硫化氫制氫所需要的起始電位比電解水制氫低1.24 V。相同電壓下，其電流密度可達貴金屬鉑碳催化劑的兩倍，遠高于其他貴金屬、金屬氧化物、碳材料等催化材料。此高活性在500小時的穩(wěn)定性測試中沒有衰減，從而顯示了催化劑優(yōu)異的耐腐蝕性。同時，陰極產(chǎn)氫法拉第效率高達98%，實現(xiàn)了氫氣的高效制備。為了印證該催化劑的可靠性，研究團隊將該催化劑應用到工業(yè)合成氣中硫化氫雜質(zhì)(含2% H2S)去除同時產(chǎn)氫的演示實驗中，在長達1200小時的穩(wěn)定性測試中，該催化劑依然保持優(yōu)異的穩(wěn)定性。
據(jù)了解，在造紙廠、皮革廠等排放的廢水中也存在大量的硫離子污染物，本項研究工作有望為此類廢水中硫離子污染物的電催化去除提供新方法。
相關(guān)論文信息: https://doi.org/10.1039/c9ee03231b
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