由黑(hei)龍江(jiang)(jiang)省科學(xue)院(yuan)石油化(hua)學(xue)研究(jiu)院(yuan)完成的(de) “太陽能光(guang)解(jie)硫化(hua)氫制(zhi)氫催化(hua)劑(ji)設計與工藝(yi)研究(jiu)”項目，近日通過(guo)了由黑(hei)龍江(jiang)(jiang)省科技廳組織的(de)專家(jia)驗收。

硫(liu)化氫(qing)是(shi)一種惡(e)臭、劇毒、具有腐蝕性的酸性氣體，是(shi)石(shi)油煉(lian)制、天(tian)然氣加(jia)工(gong)和(he)(he)其(qi)他化學合成工(gong)藝中(zhong)產生的副產品(pin)，全國(guo)硫(liu)化氫(qing)排(pai)放可達到800萬～1000萬噸/年。我國(guo)對硫(liu)化氫(qing)廢氣的處理多采用(yong)(yong)Claus工(gong)藝，即將硫(liu)化氫(qing)部分氧(yang)化成水和(he)(he)硫(liu)磺(huang)，其(qi)中(zhong)的氫(qing)并沒有得到回收(shou)利用(yong)(yong)。氫(qing)能是(shi)最有希望在未來替代化石(shi)類的能源，目前工(gong)業用(yong)(yong)氫(qing)氣都(dou)是(shi)由輕烴(jing)、煤、天(tian)然氣及甲醇等通過蒸汽(qi)重整或電(dian)解水生產的，成本高、價(jia)格貴，難以作(zuo)為(wei)燃料(liao)被(bei)廣泛使用(yong)(yong)。

光催(cui)化和(he)光化學硫化氫分解制氫工藝的(de)反應(ying)(ying)條(tiao)件緩和(he)，可(ke)利(li)用(yong)廉價而(er)豐富的(de)太(tai)陽(yang)能，不僅可(ke)實(shi)現太(tai)陽(yang)能的(de)轉化利(li)用(yong)，而(er)且可(ke)以降低生產成本，具有較高(gao)的(de)研究價值(zhi)和(he)應(ying)(ying)用(yong)前景。

黑(hei)龍江省(sheng)科學(xue)院(yuan)石油化(hua)(hua)學(xue)研(yan)究(jiu)(jiu)院(yuan)研(yan)究(jiu)(jiu)員白(bai)雪峰指導的課題組，在(zai)黑(hei)龍江省(sheng)杰出青年科學(xue)基金和(he)國家“863”項目的支持下(xia)，針對煉油廠和(he)天(tian)然(ran)氣工業生(sheng)產過程中存在(zai)的環境污(wu)染(ran)和(he)氫資源浪費等問題，就光(guang)催(cui)化(hua)(hua)和(he)光(guang)化(hua)(hua)學(xue)分解硫(liu)化(hua)(hua)氫制氫催(cui)化(hua)(hua)劑設計(ji)與工藝進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入系統的研(yan)究(jiu)(jiu)。

課題組采(cai)用共沉淀(dian)法，制(zhi)(zhi)備出(chu)可控能級的(de)(de)(de)系(xi)列CdxZn1-xS固溶(rong)態型(xing)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)劑，Cd0.7Zn0.3S光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)制(zhi)(zhi)氫(qing)速(su)率可達11.1mmol/(g·h)；采(cai)用浸漬—焙燒—水熱合成(cheng)法，制(zhi)(zhi)備了CdS/S、N-TiO2、CdS /C-TiO2和(he)(he)CdS/N-TiO2復合光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)劑，可見(jian)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)制(zhi)(zhi)氫(qing)性能高(gao)于(yu)未摻雜改性的(de)(de)(de)2倍(bei)；采(cai)用離子交換—沉積法制(zhi)(zhi)備的(de)(de)(de)CdS/HY和(he)(he)CdS/Al- MCM-41負載型(xing)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)劑，形(xing)成(cheng)了穩定的(de)(de)(de)、分子尺寸的(de)(de)(de)納米CdS團簇(cu)，可提(ti)(ti)高(gao)電(dian)荷分離效(xiao)(xiao)率和(he)(he)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)產氫(qing)效(xiao)(xiao)率，是單組分CdS的(de)(de)(de)5～6倍(bei)。紫外光(guang)(guang)(特征波長為253.7nm)催化(hua)(hua)(hua)分解(jie)(jie)硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)制(zhi)(zhi)氫(qing)可產生(sheng)光(guang)(guang)化(hua)(hua)(hua)學(xue)分解(jie)(jie)與光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)反應(ying)的(de)(de)(de)協同作用，分解(jie)(jie)產氫(qing)速(su)率可達4.04mL/W·h，遠高(gao)于(yu)可見(jian)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)制(zhi)(zhi)氫(qing)。通過 XRD、TG、IR、XPS、SPS、ICP、SEM和(he)(he)TEM等分析手段，對催化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)結構和(he)(he)光(guang)(guang)化(hua)(hua)(hua)學(xue)性質進(jin)行了表征，闡述(shu)了提(ti)(ti)高(gao)光(guang)(guang)催化(hua)(hua)(hua)分解(jie)(jie)硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)制(zhi)(zhi)氫(qing)效(xiao)(xiao)率的(de)(de)(de)機理，對該技術進(jin)一步應(ying)用提(ti)(ti)供了依(yi)據。

目前，該(gai)項研究(jiu)已申請4項國家發明專(zhuan)利，其中1項已獲(huo)授權。

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