太阳能驱动硫化氢资源化利用

在“双碳”背景下，使用清洁能源实现硫化氢“变废为宝、变害为利”是时代发展的必然趋势，而在各种清洁能源中，又以太阳能为根本。本书首先介绍了硫化氢的物化性质和常见处理工艺，然后介绍了基于太阳能的几种典型催化技术，随后详细阐述了以太阳能为主要供能单元的硫化氢资源化利用技术的具体研究进展，包含光催化、光热催化、光电催化和光伏-电催化技术。本书在侧重介绍笔者团队近年来在太阳能驱动硫化氢资源化利用领域所取得的原创性研究成果的同时，对国内外相关的研究进展也进行了较全面的介绍。本书可供高校和科研院所中从事硫化氢相关研究的人员使用，也可作为高等院校材料、化学及相关专业研究生的参考用书。

第1章硫化氢概述1
1.1硫化氢的来源及重要性1
1.1.1硫化氢的来源1
1.1.2氢资源的重要性2
1.1.3硫资源的重要性3
1.2硫化氢的基本性质、危害及检测5
1.2.1硫化氢的基本性质5
1.2.2硫化氢的危害及检测6
1.3常见的硫化氢处理技术7
1.3.1克劳斯工艺7
1.3.2热分解法分解硫化氢技术10
1.3.3电化学分解硫化氢技术11
1.3.4等离子体分解硫化氢技术12
1.3.5微波法分解硫化氢技术12
1.3.6其他硫化氢分解技术13
1.4小结13
参考文献14
第2章太阳能资源及其相关催化技术16
2.1太阳能资源及其利用16
2.1.1太阳能资源16
2.1.2太阳能光谱17
2.1.3太阳能的利用18
2.2光催化技术的原理及应用20
2.2.1光催化技术的发展历程20
2.2.2光催化反应的原理21
2.2.3光催化处理废水中的有机污染物23
2.2.4光催化技术用于大气污染物的处理24
2.2.5光催化全解水26
2.2.6光催化还原二氧化碳28
2.2.7光催化固氮反应29
2.2.8光催化其他反应30
2.3光热催化技术的原理及应用32
2.3.1光热催化的原理32
2.3.2光热催化的应用33
2.4光电催化技术的原理及应用35
2.4.1光电催化的原理35
2.4.2光电催化的应用36
2.5光伏-电催化耦合技术的原理及应用38
2.5.1光伏-电催化耦合技术的原理39
2.5.2光伏-电催化耦合技术的应用41
2.6小结43
参考文献43
第3章光催化技术在硫化氢资源化利用中的应用研究47
3.1光催化分解硫化氢原理47
3.2光催化分解硫化氢材料设计策略48
3.2.1带隙工程49
3.2.2界面工程50
3.2.3晶面工程50
3.3气相条件下光催化分解硫化氢52
3.4液相条件下光催化分解硫化氢53
3.4.1醇胺体系中的光催化分解硫化氢反应54
3.4.2氢氧化物体系中的光催化分解硫化氢反应56
3.4.3亚硫酸盐体系中的光催化分解硫化氢反应57
3.5金属氧化物光催化分解硫化氢59
3.5.1空位修饰TiO2光催化分解硫化氢60
3.5.2TiO2基异质结构建及光催化分解硫化氢64
3.5.3其他金属氧化物光催化分解硫化氢66
3.6硫化镉及其复合物光催化分解硫化氢67
3.6.1含不同空位CdS光催化分解硫化氢68
3.6.2金属修饰的CdS光催化分解硫化氢70
3.6.3CdxIn1-xS固溶体光催化分解硫化氢72
3.6.4其他CdS固溶体光催化分解硫化氢76
3.7硫化锰及其复合物光催化分解硫化氢78
3.7.1不同晶相MnS光催化分解硫化氢79
3.7.2rGO/MnS-Mn3O4复合物光催化分解硫化氢82
3.7.3MnS/In2S3二维Z型异质结光催化分解硫化氢85
3.7.4MnS/(InxCu1-x)2S3复合物光催化分解硫化氢87
3.7.5MnS/In2S3/PdS复合物光催化分解硫化氢90
3.7.6MnS/In2S3-MoS2复合材料光催化分解硫化氢93
3.7.7MnS/(InxCu1-x)2S3-MoS2复合物光催化分解硫化氢98
3.7.8MnS/CdS复合物光催化分解硫化氢100
3.8其他材料光催化分解硫化氢101
3.8.1Bi2S3光催化分解硫化氢101
3.8.2MnS/Bi2S3复合物光催化分解硫化氢103
3.8.3In2S3/CuS复合物光催化分解硫化氢105
3.8.4InP量子点光催化分解硫化氢107
3.8.5碳点/氮化碳复合物光催化分解硫化氢110
3.9光催化分解硫化氢中硫资源的回收115
3.9.1光催化分解H2S中单质S的回收115
3.9.2光催化分解H2S中其他高值硫产品的开发117
3.10光催化分解硫化氢的技术难题120
3.10.1评价标准可参考性有限120
3.10.2反应体系的稳定性不高123
3.11光催化分解硫化氢的工业化应用探索123
3.12小结125
参考文献126
第4章光热催化技术在硫化氢资源化利用中的应用研究133
4.1光热分解硫化氢的研究133
4.1.1光热分解硫化氢的反应器设计133
4.1.2光热分解硫化氢的实验参数优化135
4.2光热催化分解硫化氢的研究137
4.3光热分解硫化氢的经济性评估139
4.4小结145
参考文献146
第5章光电催化技术在硫化氢资源化利用中的应用研究147
5.1光电催化分解硫化氢原理147
5.2光电催化分解硫化氢的反应体系研究150
5.2.1光电催化直接分解硫化氢150
5.2.2光电催化间接分解硫化氢152
5.3光电催化分解硫化氢的催化材料研究156
5.3.1掺杂156
5.3.2构建异质结157
5.3.3构筑表面保护层159
5.4小结161
参考文献162
第6章光伏-电催化技术在硫化氢资源化利用中的应用研究163
6.1电催化直接分解硫化氢的研究163
6.1.1电催化直接分解硫化氢原理163
6.1.2电催化直接分解硫化氢研究进展164
6.2电催化间接分解硫化氢的研究173
6.2.1电催化间接分解硫化氢原理173
6.2.2电催化间接分解硫化氢研究进展174
6.3光伏-电催化分解硫化氢的研究177
6.4电催化/光伏-电催化分解硫化氢示范研究180
6.5光伏电催化H2S制氢脱硫经济性研究182
6.5.1经济可行性研究182
6.5.2日照辐射量的影响184
6.5.3光伏装机容量的影响185
6.5.4平准化制氢成本的因素影响186
6.6小结187
参考文献188
第7章总结与展望189