電化學(xué)硫離子氧化反應(yīng)（SOR）提供了一種可以整合可再生能源來處理含硫廢水的策略。同時(shí)，該反應(yīng)可以與陰極析氫反應(yīng)（HER）相結(jié)合，降低氫氣生產(chǎn)能耗。然而，硫離子具有的腐蝕和鈍化作用，對SOR的催化材料的活性和穩(wěn)定性提出挑戰(zhàn)，且氧化產(chǎn)物多硫化物需要進(jìn)一步酸化以回收相對廉價(jià)的單質(zhì)硫。 近日，浙江大學(xué)的張兵研究員、邱春天研究員與陸盈盈教授合作，報(bào)道了一種無定型態(tài)的高熵金屬硫化物CuCoNiMnCrSx/NF電極材料用于高效催化SOR，并開發(fā)了一種電化學(xué)+化學(xué)串聯(lián)氧化過程，將硫離子轉(zhuǎn)化為具有更高附加值的硫代硫酸鹽，為同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水利用和氫氣生產(chǎn)提供了良好的選擇。
經(jīng)表征，高熵金屬硫化物中存在軟酸Cu+位點(diǎn)、中間態(tài)酸Co2+/Ni2+、以及硬酸Mn2+/Cr3+均勻分布的位點(diǎn)。幾種不同硬度的陽離子同時(shí)摻雜可以平衡材料合成過程中由于Cu和S的快速結(jié)合導(dǎo)致晶相分離，實(shí)現(xiàn)不同陽離子的原子級分散；同時(shí)，較硬的陽離子酸可以通過金屬-硫橋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移電子，縮短Cu-S鍵距離并提高Cu+周圍電子云密度，促進(jìn)材料對硫離子的吸附，同時(shí)較硬的酸性位點(diǎn)可以提供疏硫?qū)傩?，對氧化產(chǎn)物脫附產(chǎn)生增強(qiáng)效果，在全周期促進(jìn)SOR反應(yīng)。 另外，本文提出電化學(xué)+化學(xué)串聯(lián)氧化路徑，可將電化學(xué)過程得到的多硫化鈉進(jìn)一步通入空氣進(jìn)行催化氧化，得到硫代硫酸鈉。相比目前酸化多硫化鈉得到單質(zhì)硫的過程收益更高，更具應(yīng)用潛力。 論文信息 High-Entropy Sulfide Catalyst Boosts Energy-Saving Electrochemical Sulfion Upgrading to Thiosulfate Coupled with Hydrogen Production Yuhou Pei, Di Li, Chuntian Qiu, Liang Yan, Zongmiao Li, Zexin Yu, Wenzhang Fang, Yingying Lu, Bing Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202405243
