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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/A12O3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/A12O3双金属催化剂的影响197

9.3.2 Pd/Cu比例对PdCu/A12O3双金属催化剂的影响204

9.3.3 PdCu/A12O3催化剂的DRIFT表征及稳定性实验209

参考文献211