日前，中國(guó)科學(xué)院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、太陽(yáng)能研究部研究員李燦以及研究員宗旭、博士馬偉光等人發(fā)展電催化技術(shù)將天然氣中二氧化碳（CO2）和硫化氫（H2S）資源化轉(zhuǎn)化的相關(guān)研究取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew Chem Int Ed）上。

天然氣的主要成分為甲烷，同時(shí)伴隨產(chǎn)生CO2和H2S等酸性氣體。這些氣體通常是無(wú)用甚至有害的，對(duì)天然氣的開(kāi)采、運(yùn)輸、加工和使用造成困難。更為嚴(yán)重的是，一些天然氣田因?yàn)楦邼舛菴O2和H2S的存在，直接導(dǎo)致不能開(kāi)發(fā)。將天然氣中CO2和H2S氣體資源化轉(zhuǎn)化利用不但可以 “變廢為寶”，還能夠解決天然氣開(kāi)采和使用面臨的問(wèn)題，是兼具經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重效益的理想策略。

長(zhǎng)期以來(lái)，科研人員的研究主要聚焦在將H2S催化燃燒為元素硫和水來(lái)消除H2S，但是將CO2和H2S同時(shí)資源化轉(zhuǎn)化的方法鮮有報(bào)道。在該研究中，該團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)現(xiàn)了一種光電驅(qū)動(dòng)的將CO2和H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化為化學(xué)品的策略。該策略以廉價(jià)非貴金屬為陰極催化劑（石墨烯包裹的氧化鋅）還原CO2、以石墨烯為陽(yáng)極催化劑氧化媒介體EDTA-Fe2+（用于氧化H2S），利用化學(xué)環(huán)反應(yīng)將H2S氧化為單質(zhì)硫磺和質(zhì)子，質(zhì)子和電子被用于CO2電化學(xué)還原生成CO，凈結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了計(jì)量化學(xué)反應(yīng)協(xié)同轉(zhuǎn)化（H2S+CO2→CO+S+H2O）。

為解決能源和環(huán)境問(wèn)題，李燦團(tuán)隊(duì)致力于利用可再生能源資源化轉(zhuǎn)化CO2和H2S的研究。在CO2的轉(zhuǎn)化研究中，最近發(fā)展了鋅鋯雙金屬固溶體氧化物系列催化劑 （Sci Adv,ACSCatal），選擇性地將CO2分別轉(zhuǎn)化為甲醇和低碳烯烴。在H2S研究中，曾采用光催化、光電及光伏-電催化方法（JCatal,Angew Chem Int Ed,Energy Environ Sci,ACSCatal）實(shí)現(xiàn)了H2S的多途徑定向轉(zhuǎn)化。其中，光催化分解H2S產(chǎn)氫的量子效率達(dá)到93%，是報(bào)道的納米光催化劑在可見(jiàn)光下產(chǎn)氫量子效率的世界紀(jì)錄。在這些基礎(chǔ)之上，本項(xiàng)研究將CO2和H2S同時(shí)轉(zhuǎn)化，為解決天然氣規(guī)模化開(kāi)采、運(yùn)輸和應(yīng)用提供了新的技術(shù)策略。