近日，昆明理工大学环境科学与工程学院陆继长/罗永明教授课题组在硫化氢（H2S）耦合一氧化碳协同资源化合成高附加值含硫产品方面取得重要研究进展，率先发现并提出了常规助剂碱金属钾作为活性相的催化新理论，相关成果以Identification of the Potassium-Related Species as the Key Active Sites for C−S Bond Couplings over K‑MoS2 Materials为题，作为封面论文发表于国际环境催化领域权威学术期刊ACS Catalysis（IF=11.3）。

煤气化、焦炉煤气和高炉煤气等化工和冶金过程产生的硫化氢（H2S）是一种典型的恶臭含硫污染物，是影响环境地球硫循环并导致我国雾霾等大气污染的潜在原因之一；同时，硫化氢更是对人体健康、化工和冶金工业生产以及生态环境造成直接危害。传统成熟技术要么将硫化氢吸附/吸收或催化氧化直接处理，要么采用克劳斯/改进克劳斯工艺将H2S转变为硫磺与硫酸（200-1000元/吨），普遍面临难以高值资源化利用的难题。利用硫化氢耦合共存的一氧化碳协同资源化合成目前国内所需的高附加值含硫产品-甲硫醇（1-2万元/吨）是实现H2S高值资源化利用的重要途径，可有效解决硫化氢低值利用技术瓶颈问题。然而，硫化氢耦合一氧化碳合成甲硫醇面临活性位点争议、反应路径多变与反应机理复杂等难题，严重制约了合成甲硫醇的效率和选择性提升。

图文摘要

有鉴于此，先进环境功能材料创新团队罗永明教授和陆继长副教授率先发现了传统被视为助剂的钾物种（钾的多硫化合物）是合成甲硫醇（C-S偶联）真正的活性位点，而通常被视为活性组分的富含硫空位MoS2物种则主要扮演助剂的作用，二者结合生成的界面“K-Sactive-Mov”物种则能显著降低甲硫醇生成的活化能垒（从66.3降低至14.2 kJ/mol）。同时，活性钾物种还括展到了硝酸钾、硫酸钾和过硫酸钾等系列碱性助剂，硫-碳偶联应用也括展到了硫化氢与乙烯合成乙硫醇的反应体系，具有普适性。基于设计的实验、原位红外与理论计算等结果，建立了活性的“K-Sactive-Mov”物种与C-S偶联能力之间的结构-性能关系，揭示了MoS2在调控K2Sx物种性能中的关键性作用和甲硫醇合成分子水平的反应机理，提出了常规助剂碱金属钾作为硫-碳协同资源化新活性相的催化理论体系，扩展了非均相催化活性相的新认知。

图1. 活性实验设计与新活性物种的发现

论文第一作者为昆明理工大学环境科学与工程学院博士生方健，通讯作者为陆继长、陈祖鹏和罗永明教授，环境科学与工程学院为第一通讯单位，该项研究工作得到了国家重点研发计划课题和国家自然科学基金重点和青年项目，云南省重点/优青等项目以及云南省创新团队、省高校重点实验室等平台的资助。

原文链接: https://doi.org/10.1021/acscatal.4c02672