近日，大連化物所研究員鄧德會團(tuán)隊(duì)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(shí)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(xué)》。

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(shí)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(shí)實(shí)現(xiàn)氫氣和硫粉的分離與回收。然而，目前報(bào)道的催化劑中，貴金屬價(jià)格昂貴，過渡金屬及其氧化物易被反應(yīng)介質(zhì)毒化或腐蝕而失去活性，極大地限制了這項(xiàng)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(dá)貴金屬鉑碳催化劑的兩倍，遠(yuǎn)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(shí)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(shí)，陰極產(chǎn)氫法拉第效率高達(dá)98%，實(shí)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(tuán)隊(duì)將該催化劑應(yīng)用到工業(yè)合成氣中硫化氫雜質(zhì)(含2% H2S)去除同時(shí)產(chǎn)氫的演示實(shí)驗(yàn)中，在長達(dá)1200小時(shí)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(xiàng)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