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摘要：美国莱斯大学的研究小组开发了一种以炼油厂和石油化工厂等脱硫设备、污水和废弃物处理等产生的硫化氢（H₂S）为原料，通过一步工序直接分离为氢气（H₂）和硫（S）的方法。

关键字：硫化氢、清洁氢气、等离子体光催化效应、等离子体光催化剂、热载流子

金纳米粒子表面的自由电子与可见光的特定波长强烈相互作用而产生的高能电子“热载流子”具备等离子体光催化效应，能够降低H₂S分解反应的能垒。无需像传统的硫磺回收方法那样需要高温热处理或多阶段处理，可一步回收硫磺，并能直接生产清洁氢气。

H₂S是一种气体，具有臭鸡蛋的恶臭气味，通常产生于污水和废弃物填埋地，但作为石油、天然气和煤炭等脱硫过程的副产品，在石油化工厂等地也大量产生。作为分解H₂S的催化技术的克劳斯法，使用活性氧化铝和氧化钛作为催化剂，需要包括将材料加热到800℃以上的燃烧工序在内的多阶段过程，研究小组表示：“目前，防止H₂S排放需要花费大量资金。”此外，由于回收S时生成的是H₂O而不是H₂，因此不能直接获得H₂气体。

众所周知，金和银纳米粒子中自由电子的集体振荡表现出与特定波长的光共振的局部表面等离子体共振现象，等离子体学旨在将这一现象应用于光学功能材料和器件，相关研究正在蓬勃发展。

美国莱斯大学的研究小组着眼于等离子体光催化效应，挑战开发一种将H₂S直接分离为H₂和S的催化技术。

当约10nm的金纳米粒子分散在二氧化硅粉末表面时，金纳米粒子与可见光的特定波长强烈地相互作用，产生高能电子的热载流子。研究发现，这种热载流子降低了H₂S分解反应的能垒，从而能够非常高效地将H₂S直接分离成H₂和S。结果表明，等离子体光催化剂无需投入高温热能，即可一步生成清洁的H₂气体，与此同时可以将反应活性提高到传统克劳斯法的热催化效果的20倍左右。

“也可应用于污水、动物粪便等非工业领域的H₂S排放源，由于成本低、效率高，因此经济性高。而且，由于只需要可见光，无需从外部投入热能，因此使用可再生的太阳光或高效固态LED照明，作为一种低成本且高效的H₂气体生产和硫磺回收技术，有利于扩大规模”，研究小组对此充满期待。

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