光催化劑一步到位將硫化氫轉化為氫

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。