编辑推荐
《大气压低温等离子体技术及应用》可作为科研院所和高校等离子体物理、化学和材料专业的教师、大学本科生和研究生的教学参考书。
目录
前言
第1章 等离子体基础 1
1.1 等离子体概述 1
1.1.1 等离子体定义 1
1.1.2 等离子体发生 2
1.1.3 等离子体分类 2
1.2 等离子体的基本参数 3
1.2.1 粒子密度与电离度 3
1.2.2 等离子体温度 4
1.2.3 等离子体的准电中性 5
1.2.4 等离子体鞘 8
1.2.5 等离子体能量密度 9
1.3 大气压等离子体的产生 10
1.3.1 大气压脉冲直流放电等离子体 10
1.3.2 大气压介质阻挡放电等离子体 11
参考文献 13
第2章 等离子体化学基础及诊断技术 14
2.1 等离子体碰撞 14
2.1.1 弹性碰撞和非弹性碰撞 14
2.1.2 碰撞截面和碰撞频率 16
2.2 等离子体化学反应 17
2.2.1 等离子体引发均相反应 17
2.2.2 等离子体引发多相反应 18
2.2.3 等离子体引发光化学反应 19
2.3 大气压等离子体化学反应过程诊断技术 19
2.3.1 发射光谱 19
2.3.2 反应过程的发射光谱诊断 21
2.3.3 体系温度的发射光谱诊断 21
参考文献 23
第3章 大气压低温等离子体中低碳烷烃转化反应 24
3.1 大气压低温等离子体中甲烷转化反应 24
3.1.1 等离子体作用下纯甲烷转化反应 24
3.1.2 添加气体对等离子体中甲烷转化反应的影响 30
3.2 乙烷转化反应 36
3.2.1 纯乙烷转化反应 36
3.2.2 C2H6在H2气氛下的脱氢反应 38
3.2.3 C2H6在CO2气氛下的重整反应 39
3.3 丙烷和丁烷的等离子体转化 44
参考文献 44
第4章 CO2氧化CH4制C2烃反应 46
4.1 等离子体作用下CO2转化反应 47
4.2 等离子体作用下CO2氧化CH4制C2烃反应 48
4.2.1 等离子体反应器结构对反应的影响 48
4.2.2 CO2添加量对CH4转化反应的影响 50
4.2.3 能量密度对反应的影响 52
4.2.4 CO2氧化CH4反应机理 55
4.3 催化剂与等离子体协同作用CO2氧化CH4制C2烃反应 61
4.3.1 负载型碱土金属氧化物催化剂的催化活性 61
4.3.2 负载型过渡金属氧化物催化剂的催化活性 62
4.3.3 部分负载型镧系氧化物催化剂的活性 65
4.3.4 负载型Pd催化剂的催化活性 67
4.4 等离子体与催化剂共同作用机制初步探讨 69
参考文献 70
第5章 大气压气液放电低温等离子体技术 73
5.1 气液等离子体反应器结构 73
5.1.1 接触式尖端放电气液等离子体反应器结构 73
5.1.2 接触式滑动弧等离子体反应器结构 74
5.1.3 接触式线筒放电气液等离子体反应器结构 75
5.1.4 半接触式板板放电等离子体反应器结构 76
5.2 气液等离子体反应的应用 76
5.2.1 气液等离子体应用于废水处理 76
5.2.2 气液等离子体应用于化学合成反应 77
5.2.3 气液等离子体应用于合成纳米材料 78
5.3 气液等离子体相互作用机理探讨 78
参考文献 79
第6章 大气压气液低温等离子体中离子液体催化甲烷转化反应 82
6.1 离子液体 82
6.1.1 离子液体简介 82
6.1.2 离子液体的基本性质 82
6.1.3 几种常用离子液体的基本性质 84
6.1.4 离子液体的应用领域 85
6.2 离子液体与等离子体相互作用 86
6.2.1 离子液体对等离子体放电强度的影响 87
6.2.2 离子液体在等离子体中的稳定性 90
6.3 离子液体催化等离子体强化甲烷转化反应 94
6.3.1 离子液体对等离子体甲烷转化反应的影响 94
6.3.2 放电电压对气液等离子体甲烷转化反应的影响 97
6.4 机理分析 99
6.4.1 发射光谱在线分析离子液体对反应的影响 99
6.4.2 气液等离子体甲烷临氢转化反应机理初探 102
6.5 负载离子液体的催化作用 103
6.5.1 负载化离子液体催化等离子体甲烷转化反应 103
6.5.2 负载化离子液体催化甲烷转化机理 105
参考文献 107
第7章 大气压气液冷等离子体中离子液体辅助合成TiO2光催化剂 109
7.1 TiO2光催化剂 109
7.1.1 TiO2结构 109
7.1.2 TiO2的光催化机理 110
7.1.3 影响TiO2光催化性能的主要因素 111
7.2 离子液体辅助水热法制备介孔TiO2光催化剂 112
7.2.1 离子液体加入量对TiO2晶相结构的影响 113
7.2.2 前驱液pH对TiO2晶化程度及晶粒尺寸的影响 114
7.2.3 前驱液pH对TiO2孔道结构和形貌的影响 115
7.3 大气压气液等离子体制备混晶相TiO2光催化剂 119
7.3.1 制备方法 119
7.3.2 离子液体对混晶相TiO2光催化剂结构和性能的影响 120
7.4 气液等离子体制备过渡金属掺杂混晶相TiO2光催化剂 129
7.4.1 过渡金属掺杂对混晶相TiO2结构的影响 129
7.4.2 Cu掺杂量对混晶相TiO2光催化剂性能的影响 130
7.5 气液等离子体制备F掺杂TiO2光催化剂 134
7.5.1 F源对 F掺杂TiO2光催化剂性能影响 134
7.5.2 （C4MIM）BF4辅助制备F掺杂TiO2光催化剂 138
参考文献 144
第8章 大气压气液冷等离子体制备碱式硝酸铜纳米片 147
8.1 大气压气液冷等离子体制备碱式硝酸铜纳米片实验 147
8.2 碱式硝酸铜纳米片结构表征 148
8.3 碱式硝酸铜纳米片吸附性能测试 150
8.4 碱式硝酸铜纳米片形成机理分析 151
参考文献 153
第9章 大气压冷等离子体制备负载型金属催化剂 154
9.1 负载型金属催化剂制备方法 155
9.1.1 不同制备方法比较 155
9.1.2 冷等离子体制备负载型金属催化剂 156
9.2 大气压冷等离子体制备负载型单金属催化剂 157
9.2.1 大气压冷等离子体制备Ag／TiO2光催化剂 157
9.2.2 大气压冷等离子体制备Pt／TiO2光催化剂 162
9.2.3 大气压冷等离子体制备Pd／TiO2光催化剂 168
9.2.4 大气压冷等离子体制备Pd／C催化剂 174
9.2.5 大气压冷等离子体制备Pd／Al2O3催化剂 179
9.2.6 大气压冷等离子体制备Au／TiO2催化剂 186
9.3 大气压冷等离子体制备负载型PdCu双金属催化剂 197
9.3.1 不同浸渍顺序对PdCu／Al2O3双金属催化剂的影响 197
9.3.2 Pd／Cu比例对PdCu／Al2O3双金属催化剂的影响 204
9.3.3 PdCu／Al2O3催化剂的DRIFT表征及稳定性实验 209
参考文献 211
文摘
版权页：
插图：
第1章 等离子体基础
等离子体是物质存在的除气、液、固三态之外的又一种基本状态，大气压等离子体在化学反应和材料改性中应用广泛。本章主要介绍等离子体基本概念和性质。
1.1 等离子体概述
等离子体是物质存在的第四种状态。通常情况下物质有三种状态：气态、液态、固态。在一定温度和压力下三态可以互相转化。但在一定条件下，如加热、放电等，气体分子会发生解离、电离等过程，当产生的带电粒子密度达到一定数值时，物质状态就会出现新的变化，这时的电离气体已经不再是原来的气体了，人们把这时的状态称为等离子体态。
1.1.1 等离子体定义
什么是等离子体？早期的定义为包含足够多的正负电荷数目近于相等的带电粒子的物质聚集状态。当然，在这个定义下也包含了固态等离子体和液态等离子体。晶格中正离子与自由电子组合或半导体中电子与空穴的组合等为固态等离子体。电解质溶液中正负离子的组合为液态等离子体。1994年国家自然科学基金委员会在“等离子体物理学发展战略调研报告”中提出等离子体是由大量带电粒子组成的非凝聚系统。报告强调了等离子体的非凝聚系统属性，排除了单纯的固态和液态。因此，等离子体是指在宏观上呈电中性的电离态气体，是电子、离子、自由基和各种活性基团等粒子组成的集合体。其中正电荷总数和负电荷总数在数值上相等，故称为等离子体。此等离子体定义既强调了等离子体微观上的电离属性，又强调了等离子体宏观上的电中性。
作为具有一定电离度的气体——等离子体和普通气体的主要区别在于组成和性质。组成上普通气体是由电中性的分子或原子组成，而等离子体是由带电粒子和中性粒子组成的集合体。性质上等离子体是一种导电流体，但在宏观尺度上维持电中性，其带电粒子间存在库仑力，运动行为会受到磁场影响或支配。
1.1.2 等离子体发生
日常生活环境中因不具备等离子体产生的条件而使人们对等离子体感到陌生。事实上，在一些特定的环境下是能看到自然界的等离子体现象的，如闪电、极光等。在宇宙中，99%以上的物质均是以等离子体状态存在的，如太阳等恒星。在实验条件下产生等离子体的方法很多，zui重要和zui普遍的方法就是气体放电法。近年来，随着等离子体技术的成熟，大气压下气体放电逐步发展起来，相比于低气压气体放电，大气压气体放电无需复杂的真空系统，使费用大大降低。目前，实验室中常用的大气压气体放电有辉光放电（glow discharge）、介质阻挡放电（dielectric barrier discharge）、电晕放电（corona discharge）、滑动弧放电（gliding arc discharge）、火花放电（spark discharge）、射频等离子体（radio—frequency plasma）及微波等离子体（microwave plasma）。
《大气压低温等离子体技术及应用》可作为科研院所和高校等离子体物理、化学和材料专业的教师、大学本科生和研究生的教学参考书。
目录
前言
第1章 等离子体基础 1
1.1 等离子体概述 1
1.1.1 等离子体定义 1
1.1.2 等离子体发生 2
1.1.3 等离子体分类 2
1.2 等离子体的基本参数 3
1.2.1 粒子密度与电离度 3
1.2.2 等离子体温度 4
1.2.3 等离子体的准电中性 5
1.2.4 等离子体鞘 8
1.2.5 等离子体能量密度 9
1.3 大气压等离子体的产生 10
1.3.1 大气压脉冲直流放电等离子体 10
1.3.2 大气压介质阻挡放电等离子体 11
参考文献 13
第2章 等离子体化学基础及诊断技术 14
2.1 等离子体碰撞 14
2.1.1 弹性碰撞和非弹性碰撞 14
2.1.2 碰撞截面和碰撞频率 16
2.2 等离子体化学反应 17
2.2.1 等离子体引发均相反应 17
2.2.2 等离子体引发多相反应 18
2.2.3 等离子体引发光化学反应 19
2.3 大气压等离子体化学反应过程诊断技术 19
2.3.1 发射光谱 19
2.3.2 反应过程的发射光谱诊断 21
2.3.3 体系温度的发射光谱诊断 21
参考文献 23
第3章 大气压低温等离子体中低碳烷烃转化反应 24
3.1 大气压低温等离子体中甲烷转化反应 24
3.1.1 等离子体作用下纯甲烷转化反应 24
3.1.2 添加气体对等离子体中甲烷转化反应的影响 30
3.2 乙烷转化反应 36
3.2.1 纯乙烷转化反应 36
3.2.2 C2H6在H2气氛下的脱氢反应 38
3.2.3 C2H6在CO2气氛下的重整反应 39
3.3 丙烷和丁烷的等离子体转化 44
参考文献 44
第4章 CO2氧化CH4制C2烃反应 46
4.1 等离子体作用下CO2转化反应 47
4.2 等离子体作用下CO2氧化CH4制C2烃反应 48
4.2.1 等离子体反应器结构对反应的影响 48
4.2.2 CO2添加量对CH4转化反应的影响 50
4.2.3 能量密度对反应的影响 52
4.2.4 CO2氧化CH4反应机理 55
4.3 催化剂与等离子体协同作用CO2氧化CH4制C2烃反应 61
4.3.1 负载型碱土金属氧化物催化剂的催化活性 61
4.3.2 负载型过渡金属氧化物催化剂的催化活性 62
4.3.3 部分负载型镧系氧化物催化剂的活性 65
4.3.4 负载型Pd催化剂的催化活性 67
4.4 等离子体与催化剂共同作用机制初步探讨 69
参考文献 70
第5章 大气压气液放电低温等离子体技术 73
5.1 气液等离子体反应器结构 73
5.1.1 接触式尖端放电气液等离子体反应器结构 73
5.1.2 接触式滑动弧等离子体反应器结构 74
5.1.3 接触式线筒放电气液等离子体反应器结构 75
5.1.4 半接触式板板放电等离子体反应器结构 76
5.2 气液等离子体反应的应用 76
5.2.1 气液等离子体应用于废水处理 76
5.2.2 气液等离子体应用于化学合成反应 77
5.2.3 气液等离子体应用于合成纳米材料 78
5.3 气液等离子体相互作用机理探讨 78
参考文献 79
第6章 大气压气液低温等离子体中离子液体催化甲烷转化反应 82
6.1 离子液体 82
6.1.1 离子液体简介 82
6.1.2 离子液体的基本性质 82
6.1.3 几种常用离子液体的基本性质 84
6.1.4 离子液体的应用领域 85
6.2 离子液体与等离子体相互作用 86
6.2.1 离子液体对等离子体放电强度的影响 87
6.2.2 离子液体在等离子体中的稳定性 90
6.3 离子液体催化等离子体强化甲烷转化反应 94
6.3.1 离子液体对等离子体甲烷转化反应的影响 94
6.3.2 放电电压对气液等离子体甲烷转化反应的影响 97
6.4 机理分析 99
6.4.1 发射光谱在线分析离子液体对反应的影响 99
6.4.2 气液等离子体甲烷临氢转化反应机理初探 102
6.5 负载离子液体的催化作用 103
6.5.1 负载化离子液体催化等离子体甲烷转化反应 103
6.5.2 负载化离子液体催化甲烷转化机理 105
参考文献 107
第7章 大气压气液冷等离子体中离子液体辅助合成TiO2光催化剂 109
7.1 TiO2光催化剂 109
7.1.1 TiO2结构 109
7.1.2 TiO2的光催化机理 110
7.1.3 影响TiO2光催化性能的主要因素 111
7.2 离子液体辅助水热法制备介孔TiO2光催化剂 112
7.2.1 离子液体加入量对TiO2晶相结构的影响 113
7.2.2 前驱液pH对TiO2晶化程度及晶粒尺寸的影响 114
7.2.3 前驱液pH对TiO2孔道结构和形貌的影响 115
7.3 大气压气液等离子体制备混晶相TiO2光催化剂 119
7.3.1 制备方法 119
7.3.2 离子液体对混晶相TiO2光催化剂结构和性能的影响 120
7.4 气液等离子体制备过渡金属掺杂混晶相TiO2光催化剂 129
7.4.1 过渡金属掺杂对混晶相TiO2结构的影响 129
7.4.2 Cu掺杂量对混晶相TiO2光催化剂性能的影响 130
7.5 气液等离子体制备F掺杂TiO2光催化剂 134
7.5.1 F源对 F掺杂TiO2光催化剂性能影响 134
7.5.2 （C4MIM）BF4辅助制备F掺杂TiO2光催化剂 138
参考文献 144
第8章 大气压气液冷等离子体制备碱式硝酸铜纳米片 147
8.1 大气压气液冷等离子体制备碱式硝酸铜纳米片实验 147
8.2 碱式硝酸铜纳米片结构表征 148
8.3 碱式硝酸铜纳米片吸附性能测试 150
8.4 碱式硝酸铜纳米片形成机理分析 151
参考文献 153
第9章 大气压冷等离子体制备负载型金属催化剂 154
9.1 负载型金属催化剂制备方法 155
9.1.1 不同制备方法比较 155
9.1.2 冷等离子体制备负载型金属催化剂 156
9.2 大气压冷等离子体制备负载型单金属催化剂 157
9.2.1 大气压冷等离子体制备Ag／TiO2光催化剂 157
9.2.2 大气压冷等离子体制备Pt／TiO2光催化剂 162
9.2.3 大气压冷等离子体制备Pd／TiO2光催化剂 168
9.2.4 大气压冷等离子体制备Pd／C催化剂 174
9.2.5 大气压冷等离子体制备Pd／Al2O3催化剂 179
9.2.6 大气压冷等离子体制备Au／TiO2催化剂 186
9.3 大气压冷等离子体制备负载型PdCu双金属催化剂 197
9.3.1 不同浸渍顺序对PdCu／Al2O3双金属催化剂的影响 197
9.3.2 Pd／Cu比例对PdCu／Al2O3双金属催化剂的影响 204
9.3.3 PdCu／Al2O3催化剂的DRIFT表征及稳定性实验 209
参考文献 211
文摘
版权页：
插图：
第1章 等离子体基础
等离子体是物质存在的除气、液、固三态之外的又一种基本状态，大气压等离子体在化学反应和材料改性中应用广泛。本章主要介绍等离子体基本概念和性质。
1.1 等离子体概述
等离子体是物质存在的第四种状态。通常情况下物质有三种状态：气态、液态、固态。在一定温度和压力下三态可以互相转化。但在一定条件下，如加热、放电等，气体分子会发生解离、电离等过程，当产生的带电粒子密度达到一定数值时，物质状态就会出现新的变化，这时的电离气体已经不再是原来的气体了，人们把这时的状态称为等离子体态。
1.1.1 等离子体定义
什么是等离子体？早期的定义为包含足够多的正负电荷数目近于相等的带电粒子的物质聚集状态。当然，在这个定义下也包含了固态等离子体和液态等离子体。晶格中正离子与自由电子组合或半导体中电子与空穴的组合等为固态等离子体。电解质溶液中正负离子的组合为液态等离子体。1994年国家自然科学基金委员会在“等离子体物理学发展战略调研报告”中提出等离子体是由大量带电粒子组成的非凝聚系统。报告强调了等离子体的非凝聚系统属性，排除了单纯的固态和液态。因此，等离子体是指在宏观上呈电中性的电离态气体，是电子、离子、自由基和各种活性基团等粒子组成的集合体。其中正电荷总数和负电荷总数在数值上相等，故称为等离子体。此等离子体定义既强调了等离子体微观上的电离属性，又强调了等离子体宏观上的电中性。
作为具有一定电离度的气体——等离子体和普通气体的主要区别在于组成和性质。组成上普通气体是由电中性的分子或原子组成，而等离子体是由带电粒子和中性粒子组成的集合体。性质上等离子体是一种导电流体，但在宏观尺度上维持电中性，其带电粒子间存在库仑力，运动行为会受到磁场影响或支配。
1.1.2 等离子体发生
日常生活环境中因不具备等离子体产生的条件而使人们对等离子体感到陌生。事实上，在一些特定的环境下是能看到自然界的等离子体现象的，如闪电、极光等。在宇宙中，99%以上的物质均是以等离子体状态存在的，如太阳等恒星。在实验条件下产生等离子体的方法很多，zui重要和zui普遍的方法就是气体放电法。近年来，随着等离子体技术的成熟，大气压下气体放电逐步发展起来，相比于低气压气体放电，大气压气体放电无需复杂的真空系统，使费用大大降低。目前，实验室中常用的大气压气体放电有辉光放电（glow discharge）、介质阻挡放电（dielectric barrier discharge）、电晕放电（corona discharge）、滑动弧放电（gliding arc discharge）、火花放电（spark discharge）、射频等离子体（radio—frequency plasma）及微波等离子体（microwave plasma）。
| ISBN | 9787030535900 |
|---|---|
| 出版社 | 科学出版社 |
| 作者 | 张秀玲 |
| 尺寸 | 5 |