[發(fā)明專利]一種光、電催化?化學(xué)環(huán)反應(yīng)耦合分解硫化氫的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410163437.7
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN105018958B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李燦;韓晶峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C25B1/02
• 分類號: C25B1/02;C25B1/00;C25B11/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硫化氫轉(zhuǎn)化的方法及裝置。

背景技術(shù)

硫化氫作為一種有害氣體，大量存在于煤層氣，頁巖氣和天然氣中，同時大量副產(chǎn)石油煉制、天然氣加工和其它化學(xué)合成過程中。目前工業(yè)上主要采用克勞斯(Clauss)解決硫化氫的問題。

H₂S+3/2O₂→SO₂+H₂O(1)

2H₂S+SO₂→2H₂O+3/xS_x(2)

傳統(tǒng)的克勞斯工藝可以將硫化氫部分氧化生成水和硫，回收硫化氫中的硫，氫則被氧化成水而產(chǎn)生浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決硫化氫的資源高值化的問題，提供了一種光、電催化-化學(xué)環(huán)反應(yīng)耦合分解硫化氫的方法及裝置，既解決環(huán)境污染問題，又使硫化氫高值化，即一種變廢為寶的技術(shù)。

本發(fā)明的一種光、電催化-化學(xué)環(huán)反應(yīng)耦合分解硫化氫的方法分兩步進(jìn)行，第一步由光電催化或電催化還原質(zhì)子產(chǎn)氫，同時在陽極上得到氧化還原電對的氧化態(tài)，第二步由氧化還原電對的氧化態(tài)穿過膜與硫化氫反應(yīng)得到元素硫和氫離子，氫離子通過膜擴(kuò)散到陰極參與第一步過程，元素硫可分離回收。本發(fā)明的光陰極主要是負(fù)載MoS₂的P-型半導(dǎo)體，如Si，CdSe，CdTe，CuIn_xGa_1-xSe₂或CuIn_xGa_1-xS₂。本發(fā)明的陰極是負(fù)載MoS₂的金屬，碳電極或?qū)щ姴Ａ?，如Ti，Cu，F(xiàn)e，碳紙，石墨，F(xiàn)TO，ITO，本發(fā)明的陽極是非貴金屬，如Ti，Cu，F(xiàn)e。本發(fā)明的氧化還原電對是(SCN)₂/SCN^-，F(xiàn)e(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-，Ce⁴⁺/Ce³⁺，Co(bpy)₃³⁺/Co(bpy)₃²⁺，F(xiàn)e³⁺/Fe²⁺，I₃^-/I^-，(SeCN)₂/SeCN^-，Cu(phen)₂²⁺/Cu(phen)₂⁺，Cu(SP)(mmt)⁰/Cu(SP)(mmt)^-和Cu(dmp)₂²⁺/Cu(dm_p)₂⁺中的一種或兩種以上氧化還原電對。

本發(fā)明的一種光、電催化-化學(xué)環(huán)反應(yīng)耦合分解硫化氫的裝置由陰極腔室、硫化氫腔室和陽極腔室組成。

陽極腔室與硫化氫腔室相鄰接，陽極腔室與硫化氫腔室通過第二隔膜相分隔；陰極腔室通過第一隔膜與陽極腔室和/或硫化氫腔室相分隔；

裝置的結(jié)構(gòu)包含有以下五種類型：

1.從左至右依次為陰極腔室、硫化氫腔室和陽極腔室。陰極腔室和硫化氫腔室之間由第一隔膜分開，硫化氫腔室和陽極腔室由第二隔膜分開。

2.從左至右依次為陰極腔室、陽極腔室和硫化氫腔室。陰極腔室和陽極腔室之間由第一隔膜分開，陽極腔室和硫化氫腔室由第二隔膜分開。

3.陰極腔室位于左側(cè)，陽極腔室和硫化氫腔室并列位于右側(cè)。位于左側(cè)的陰極腔室和位于右側(cè)的陽極腔室和硫化氫腔室之間由第一隔膜分開，陽極腔室和硫化氫腔室由第二隔膜分開。

4.陰極腔室位于左側(cè)，陽極腔室位于右側(cè)，陰極腔室和陽極腔室之間由第一隔膜分開，硫化氫腔室由第二隔膜包裹置于陽極腔室中。

5.陰極腔室位于左側(cè)，硫化氫腔室位于右側(cè)，陰極腔室和硫化氫腔室之間由第一隔膜分開，陽極腔室由第二隔膜包裹置于硫化氫腔室中。

本發(fā)明優(yōu)勢在于：