光催化分解硫化氢制取氢气的研究

以连续流动进H₂S气体系统,在室温条件下研究了用Xe灯照射含有催化剂的NaOH水溶液时,H₂S光催化分解为H₂气和元素S的反应。分别采用CdS、V₂O₅/TiO₂和V₂O₅/Al₂O₃为催化剂,考察了产氢量与介质中NaOH含量及照射时间的关系,讨论了光催化分解H₂S的反应机理。结果表明,连续流动通入H₂S气体进行光催化分解的方法是可行的,并接近实际可能应用的情况。     

Pd修饰对Cd0.8Zn0.2S/SiO2光催化甘油水溶液制氢性能的影响

用等体积浸渍法制备了不同Pd负载量的Pd/Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂光催化材料,采用XRD、H₂-TPR、XPS、UV-vis DRS和光催化反应评价等方法对光催化材料的表面结构、光吸收性能以及光催化甘油水溶液制氢反应性能进行了考察。研究结果表明,ZnS与CdS在SiO₂表面形成了Cd_0.8Zn_0.2S固溶体,金属Pd负载未对固溶体Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂的结构造成影响;金属Pd修饰明显地提高了原固溶体的光响应性能,拓展了其吸光域,增强了吸光效率。金属Pd修饰后,Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂的光解甘油水溶液产氢速率显著提高,Pd负载量为0.5%的Pd/Cd_0.8Zn_0.2S/SiO₂具有最佳的光催化甘油水溶液制氢性能,其在紫外光照射下的氢气生成速率为831 μmol/h,较未负载时提高了近四倍;模拟太阳光下为153 μmol/h,较未负载时提高了近两倍。     

哈密煤温和液化固体产物热解过程中硫的变迁规律

利用固定床反应器研究了哈密煤温和液化固体产物（MLS）在热解过程中含硫气体的释放规律以及不同形态硫的变迁规律，并分析了矿物质对硫变迁规律的影响。结果表明，在实验考察的条件范围内，MLS热解过程中大部分的硫残留在半焦中，仅有不到10%的硫迁移到焦油中或转化为含硫气体逸出。热解生成的含硫气体以H₂S为主，当热解温度为400℃时H₂S的逸出速率达到最大。通过改进方法测定了MLS及其热解半焦中各种形态硫的含量，发现MLS热解过程中以硫化物硫和有机硫的分解和转化为主。随着热解温度的升高，MLS中有机硫逐渐分解并以含硫气体的形式逸出；当热解温度低于600℃时，MLS中硫化物硫逐渐转化为含硫气体、有机硫和少量的黄铁矿硫；当热解温度高于600℃时，MLS中碱性矿物质吸收气相中的H₂S转化为硫化物硫，硫化物硫缓慢增加。醋酸酸洗可以保留MLS中大部分的硫化物硫，且酸洗后MLS热解生成的H₂S逸出速率增大，峰温向低温方向移动；当热解温度高于600℃时，有机硫和硫化物硫的脱硫反应速率降低，并且MLS中的碱性矿物质与H₂S反应生成金属硫化物，导致H₂S逸出速率明显降低。     

TiO2光催化消除H2S的研究

在TiO₂上进行了气相H₂S光催化氧化消除的研究.氧对H₂S的光催化氧化消除过程是不可缺少的,对含量为560mg/m³的H₂S,当加入的氧气与原料气中H₂S的分子比为42:1,空速为28000h^-1时,去除率达到97%.在H₂S光催化氧化消除过程中,单质硫的产生可使TiO₂失活,经光照再生单质硫转化为SO₄^2-后,TiO₂活性恢复,而且SO₄^2-的生成对催化剂的中毒有抑制作用.     

沉积于含硼金属有机框架的Pt(Ⅱ)通过抑制分解来增强光催化H2O2的产生(英文)

H₂O₂作为一种重要的化工资源越来越受到关注,它不仅是环境友好的氧化剂,而且是很有应用前景的新型液体燃料.目前生产H₂O₂主要采用蒽醌法,该方法存在能耗高、副产物有毒等缺点.光催化合成H₂O₂因对环境友好而受到广泛关注,该合成反应中同时发生H₂O₂的生成和分解.目前光催化合成H₂O₂相关研究主要集中在H₂O₂的生成,而有关H₂O₂分解的研究较少.研究发现Pt作为助催化剂在提高光催化活性方面发挥着重要作用,但Pt价态对光催化活性的影响,特别是对H₂O₂的生成和分解的影响,尚未进行详细研究.本文将不同价态的Pt沉积在含硼金属有机骨架(UiO-67-B)上,详细研究了Pt(0),Pt(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)在光催化产H₂O     

H2S在B16N16及M@B16N16(M=K,Na,Cl,F)纳米笼催化剂上的分解机理研究

采用密度泛函理论研究了B₁₆N₁₆及M@B₁₆N₁₆(M=K,Na, Cl, F)纳米笼催化剂的稳定性及H₂S在催化剂上的分解机理.结果表明,Na和F掺杂有利于提高B₁₆N₁₆稳定性,而K和Cl掺杂则降低了B₁₆N₁₆的稳定性.H₂S在催化剂上的降解按H₂S→HS+H→S+H₂方式进行,第二步为反应的速率控制步.动力学研究表明H₂S在B₁₆N₁₆笼上第一步分解的活化能为0.60eV,第二步分解的活化能为2.01eV. Na和K的掺入对H₂S降解有利,而F和Cl的掺入则对H₂S降解不利.特别是Na@B₁₆N₁₆纳米笼不但展现出良好的稳定性,而且能将速控步能垒从2.01降低至1....     

一种点亮型硫化氢荧光探针的合成及其在红酒和细胞中的应用

合成了一种新颖的三苯胺衍生物Tdip,利用硫化氢(H₂S)触发Tdip发生串联反应,释放出具有强荧光的前体化合物,进而实现荧光点亮识别H₂S.该探针具有较好的选择性和抗干扰能力,较大的斯托克斯位移(146 nm),8～13的pH适用范围,较低的检测限(2.24μmol/L).此外,Tdip能检测实际红酒样品中的H₂S,并可对活细胞中的H₂S进行荧光成像.     

耐硫甲烷化中H2S浓度对MoO3/Al2O3和CoO-MoO3/Al2O3催化剂的影响

在0 到12 mL·L^-1 (体积分数φ=0.00%-1.20%) 范围内考察了不同H₂S 浓度对25% (质量分数, w)MoO₃/Al₂O₃和5% (w) CoO-25%MoO₃/Al₂O₃催化剂甲烷化性能的影响. 结果表明, 5%CoO-25%MoO₃/Al₂O₃的甲烷化活性随H₂S浓度的增加单调上升, 而25%MoO₃/Al₂O₃对H₂S浓度并不敏感. 对比这两种催化剂发现, 只有在H₂S浓度高于0.40% (φ) 时, 在25%MoO₃/Al₂O₃中添加Co助剂才会有促进作用; H₂S浓度低于0.40% (φ)时, Co助剂会抑制25%MoO₃/Al₂O₃催化剂的甲烷化活性. 分别对反应前后的催化剂表征发现, H₂S浓度的改变不会对两种催化剂的物理结构产生明显的影响, 而是通过影响催化剂表面的金属硫化物活性位来影响催化剂的甲烷化性能. 耐硫甲烷化反应体系中较高的硫含量下Co助剂才表现出对25%MoO₃/Al₂O₃催化剂的促进作用. 该研究明确了在MoO₃/Al₂O₃催化剂中添加Co助剂的硫化氢浓度范围, 为工业上选择合适的催化剂提供了依据.     

硫化镉纳米晶的表面缺陷及钯修饰对光催化制氢性能的影响

<正>化石能源的过度消耗以及由此带来的环境问题日渐突出,开发利用可再生新能源迫在眉睫,近年来氢气被认为是一种清洁替代能源。自从发现利用TiO_2光催化分解水制氢(PHER)~1以来,半导体光催化剂制氢技术的开发已经受到人们的极大关注~(2,3)。金属硫化物(这里主要指ds区和p区金属)一般拥有较窄的带宽以及合适的导带位     

介质阻挡放电等离子体转化H2S-CO2酸气制合成气的影响因素研究

H₂S和CO₂两种有害酸性废气常共存于煤化工、天然气化工及石油化工等重要化工生产中，造成了工业设备及管线腐蚀，必须就地进行无害化处理。采用介质阻挡放电等离子体催化实现一步转化H₂S-CO₂混合酸气制合成气，将具有强腐蚀性、毒性的H₂S和温室气体CO₂无害化，又产出合成气，完成了以废治废的酸性废气资源化再利用。研究了用于H₂S-CO₂一步转化制合成气的介质阻挡放电等离子体反应各参数对转化反应的影响，进行了不同参数的对比研究，考察并揭示了比能量密度(SEI)、放电结构、放电频率、放电间隙以及放电区域长度等与H₂S-CO₂转化制合成气反应性能的内在关联。在此基础上设计并构建了多管并联介质阻挡放电等离子体反应系统。     

检测硫化氢分子的荧光探针

硫化氢（H₂S）是继一氧化碳和一氧化氮之后,第三种可在生命体内发挥生理作用的内源性气体信号分子。该气体分子在心血管和神经系统中担负着重要的生理病理调节作用。因此,选择性识别和高灵敏检测生物体内的H₂S具有十分重要的生物医学意义。在生物检测技术手段中,荧光探针法具有选择性好、灵敏度高、对生物样品损伤小以及可实现实时原位检测等独特的优势,故应用荧光探针法检测细胞内H₂S浓度的变化是近年来研究热点之一。本文依据荧光探针与H₂S之间的化学反应类型,将近三年来所研发的H₂S荧光探针按照其母体荧光团进行分类和总结,综述了H₂S荧光探针的研究进展,概述了相关荧光探针的设计理念、检测机理及生物应用,探讨了探针的结构和性能之间的关系,最后展望了H₂S荧光探针的发展趋势和应用前景。     

紫外光分解硫化氢制氢的研究

以10W低压汞灯(特征谱线波长,λ=253.7nm,简称UVC)作为光源,硫化钠的水溶液作为反应介质,进行了UVC直接分解硫化氢制氢反应(简称UVC-H₂S-H₂)的研究.考察了反应介质中硫的存在形式、硫化钠的浓度、反应介质pH值以及连续通入硫化氢的流量等反应条件对UVC-H₂S-H₂的影响.实验结果表明,UVC可以在无催化剂条件下直接分解硫化氢制氢.当以0.6mol/L硫化钠水溶液为反应介质,以25mL/h流量连续向反应介质中通入硫化氢时,UVC-H₂S-H₂产氢速率可达3.0mL/W·h.     

Modulated Structure Calculated for Superconducting Hydrogen Sulfide

Compression of hydrogen sulfide using first principles metadynamics and molecular dynamics calculations revealed a modulated structure with high proton mobility which exhibits a diffraction pattern matching well with experiment. The structure consists of a sublattice of rectangular meandering SH⁻ chains and molecular‐like H₃S⁺ stacked alternately in tetragonal and cubic slabs forming a long‐period modulation. The novel structure offers a new perspective on the possible origin of the superconductivity at very high temperatures in which the conducting electrons in the SH chains are perturbed by the fluxional motions of the H₃S resulting in strong electron‐phonon coupling.     

实验与教具

为了配合高中化学迎考总复习,本刊特邀请了北京市海淀区教师进修学校卞学诚同志、北京四中的胡晓萍同志、北京123中学的夏枚同志,撰写了这组有助于培养思维能力的实验稿。     

硫化镉反蛋白石光子晶体制备及光解水制氢

对硫化镉反蛋白石结构光子晶体薄膜进行了可控合成,用巯基乙酸修饰的纳米晶和P(St-MMA-SPMAP)高分子小球共组装,成功地构筑了反蛋白石结构并用于可见光光解水产氢。结果表明,在可见光(λ≥420 nm)照射下,Cd S-310反蛋白石结构薄膜的光解水产氢性能比硫化镉纳米颗粒提高了一倍。这主要是因为等级孔结构反蛋白石光子晶体特性对催化剂的光催化性能的提升:首先,反蛋白石的周期性结构增加了光子在材料中的传播,提高了催化剂对太阳光的利用率;同时,大孔孔壁是由纳米颗粒堆积而成的,在反应中提供了更多的反应活性位点;此外,孔结构有利于物质的传输和分子的吸附。     

脱硫化氢活性炭的再生方法研究

采用了溶剂再生法和气体再生法对脱硫化氢失活后的活性炭进行再生,溶剂再生时所用的溶剂为H2O2溶液、HNO3溶液以及NaOH溶液。结果表明,NaOH溶液不能使活性炭得到再生,而H2O2溶液、HNO3溶液能够通过氧化的方法使活性炭得到再生。气体再生时所用的气体分别为高纯N2,含20%O2的N2,H2,它们再生的原理分别是热再生,通过氧化单质硫再生和通过还原单质硫再生。再生效果最好的是30%的HNO3溶液和H2,它们能将活性炭孔道内的单质硫分别脱出69.8%和81.2%,再生后的活性炭中硫容量能达到原来的70%以上。再生后活性炭的比表面积和pH值是再生性能的两个重要指标。     

聚丙烯腈活性炭纤维对硫化氢的常温吸附

聚丙烯腈活性炭纤维（PAN-ACF）对硫化氢（H2S）有比其他活性炭材料更强的吸附能力。H2S在PAN-ACF上的吸附是一个兼具物理吸附特征的化学吸附、催化转化过程。其化学吸附位主要位于微孔表面。吸附过程为：H2S分子首先被物理吸附进入微孔空间,而后在微孔表面的化学吸附位上进行包含电子转移的化学吸附、催化氧化,在炭表面产生相对稳定的化学结构。     

硫化氢气体传感器的研究进展

硫化氢(H_2S)是一种具有臭鸡蛋气味的腐蚀性气体,是广泛存在的环境污染物之一。H_2S为剧毒性气体,且易挥发,严重损伤人的呼吸系统,甚至神经系统和心脏器官。因此,实现H_2S气体的快速、高灵敏及实时检测对于工业生产、公共安全、环境监测和医疗健康等领域具有十分重要的意义。该文对近5年来电量型和光学型两类H_2S气体传感器在传感技术和传感材料上取得的重要进展进行了综述,并对这两类传感器所面临的问题和未来发展趋势进行了探讨。