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大年夜连化物所完成电催化高效分化硫化氢制氢

2020-01-14 大年夜连化学物理研究所
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  近日,中国迷信院大年夜连化学物理研究所催化基本国度重点实验室研究员邓德会团队成功完成电催化高效分化硫化氢制备高纯氢气,为清除硫化氢污染物同时耦合制备绿色氢动力供给了新思路。

  硫化氢是一种在石油化工中广泛存在的有毒气体,但同时也是一种潜伏的制氢原料。今朝工业上采取克劳斯办法处理硫化氢,但只收受接收获得硫粉,氢组分以水蒸气的情势被排放,未能取得有效的应用。电催化分化硫化氢是一种平和高效的办法,可以经过过程阴极析氢、阳极产硫,同时完成氢气和硫粉的分别与收受接收。但是,今朝报导的催化剂中,贵金属价格昂贵,过渡金属及其氧化物易被反响介质毒化或腐化而掉去活性,极大年夜地限制了这项技巧的生长。所以,亟待开辟一种价格昂贵、活性优良、耐腐化的催化材料,用于高效电催化分化硫化氢制氢。

  邓德会团队基于其前期在国际上率先提出的铠甲催化概念(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 371Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 7023Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1919Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 2100Nature Nanotech., 2016, 11, 218Energy Environ. Sci., 2016, 9, 123Adv. Mater., 2017, 29, 1606967Adv. Mater., 2019, 31, 1901996),开辟了一种新型的石墨烯壳层封装钴镍纳米粒子的铠甲催化剂。该催化剂在电催化硫化氢体系中,展示出了优良的催化活性和稳定性。优化后的催化剂电解硫化氢制氢所须要的肇端电位比电解水制氢低1.24 V。雷同电压下,其电流密度可达贵金属铂碳催化剂的两倍,并远高于其他贵金属、金属氧化物、碳材料等催化材料。此高活性在500h的稳定性测试中没有衰减,显示了该催化剂具有很好的耐腐化性。同时,阴极产氢法拉第效力高达98%,完成了氢气的高效制备。该团队与青岛理工大年夜学副传授关静协作,结合实际计算发明,该催化剂的优良活性源于金属内核和石墨烯壳层上的氮原子对石墨烯壳层电子构造的协同调变,促进了多硫化物在石墨外面上的高效生成。

  为了印证该催化剂的靠得住性,研究团队将其应用到工业分解气中硫化氢杂质(含2%硫化氢)去除并耦合产氢的演示实验中,在长达1200h的稳定性测试中,该催化剂依然保持优良的稳定性,进一步证明了铠甲催化剂在分化硫化氢制氢范畴的巨大年夜潜力。另外,在造纸厂、皮革厂等排放的废水中也存在大年夜量的硫离子污染物,该铠甲催化剂同时有望为此类废水中硫离子污染物的电催化去除供给新办法。

  相干研究成果以通信情势发表于Energy & Environmental Science 期刊上。以上研究取得国度科技部重点研发筹划、国度天然迷信基金委、中科院前沿迷信重点研究项目、中科院干净动力创新研究院协作基金项目、教导部动力材料化学协同创新中间(2011 iChEM)等的赞助。

新型铠甲催化剂完成电催化高效分化硫化氢制氢

打印 义务编辑:叶瑞优

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