[发明专利]一种光电催化-化学环反应耦合分解硫化氢的方法

权利要求书

1.一种光电催化-化学环反应耦合分解硫化氢的方法，其特征在于：

于一由二个隔膜分隔的反应器中进行反应，二个隔膜将反应器分隔成三个互不连通的反应腔室；

其中一个为其内部置有阳极的阳极腔室，第二个为其内部置有阴极的阴极腔室，第三个为通入硫化氢气体的硫化氢腔室；

阳极腔室与硫化氢腔室相邻接，阳极腔室与硫化氢腔室通过第二隔膜相分隔；阴极腔室通过第一隔膜与阳极腔室和/或硫化氢腔室相分隔；

于三个反应腔室中均添加有电解液，阳极和阴极均全部或部分置于电解液中；阳极和阴极经直流电源通过导线电连接；

所述阴极为光阴极或普通阴极，第一步于阴极上，由光电催化或电催化还原电解液中的质子产氢，同时在阳极上得到氧化还原电对的氧化态；

第二步由阳极腔室内的氧化还原电对的氧化态穿过第二隔膜到达硫化氢腔室与硫化氢反应得到元素硫和氢离子，进行元素硫分离回收；

硫化氢腔室中的氢离子通过第一隔膜、或第一隔膜和第二隔膜扩散到阴极腔室内的阴极参与第一步过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

光阴极为表面负载MoS₂的P-型半导体，P-型半导体的材料为Si、CdSe、CdTe，CuIn_xGa_1-xSe₂或CuIn_xGa_1-xS₂；

普通阴极为表面负载MoS₂的非贵金属、碳电极或导电玻璃。

3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：阳极为碳电极、导电玻璃或非贵金属电极。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：

金属为Ti、Cu或Fe，碳电极为碳纸或石墨，导电玻璃为FTO或ITO。

5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

直流电源于阳极和阴极间施加的电压为0-10伏，提供的能量可以是太阳光或人造光源或电能。

6.根据权利要求1或5中所述的方法，其特征在于：

直流电源于阳极和阴极间施加的电压为0伏时，其采用的阴极为光阴极，提供的能量可以是太阳光或人造光源。

7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

电解液为水溶液或甲醇溶液，其中含有Na⁺、K⁺、Li⁺和H⁺中的一种或两种以上支持阳离子，电解液中支持阳离子摩尔浓度范围是1×10^-3—10mol/L；其中还含有CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-、PO₄^3-、NO₃^-和OH^-中的一种或两种以上支持阴离子，电解液中支持阴离子摩尔浓度范围是1×10^-3—10mol/L；其中仅含有H⁺作为支持阳离子时，支持阴离子不能为CO₃^2-或仅含有OH^-；其中仅含有OH^-作为支持阴离子时，支持阳离子不能仅为H⁺；

阳极腔室和硫化氢腔室中的电解液成份中还含有Fe(CN)₆^3-/Fe(CN)₆^4-，其摩尔浓度为1×10^-5—10mol/L；

于硫化氢腔室的电解液中通入有硫化氢气体。

8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

第一隔膜为Nafion膜或石英砂筛板；

第二隔膜为石英砂筛板；

Nafion膜的孔隙为0.001-10微米

石英砂筛板的孔隙为10-500微米。