联合等离子体催化剂反应器-反应研究

在中等温度下催化和等离子体的组合是新兴领域[1]。有两种方式通常组合技术。首先是通过在等离子体放电（在血浆催化，IPC）中引入催化剂，第二是通过将催化剂定位在放电区之后（血浆后催化，PPC后）。将血浆引入催化系统可能具有多种结果，例如催化剂结构的变化，催化剂性质的变化如分散体的增加，或可用于反应的反应性物种的类型或分布的变化。

已经开发了一种微反应器，其能够使用传统的温度编程技术进行催化调查。然而，反应器还允许在催化剂区（IPC）的整个长度上产生介电阻挡放电（DBD）。DBD产生冷却的大气等离子体，是用于产生表面修饰的标准技术，以及作为反应过程的自由基和离子的来源。仅分析了几种测试反应以显示与单独的催化剂相比的活化温度和反应产物分布的差异。使用传统的毛细管入口质谱仪进行反应产物分布的测量。使用分子束入口质谱仪（MBMS）对等离子体/催化剂体系内产生的反应性气体物质进行取样。当合并时，这两种技术都对等离子体催化过程提供了独特的洞察。

大气压等离子体反应器

可以在大气压下操作各种电等离子体。这种等离子体在化学合成、表面改性和废气处理等领域的应用范围正在迅速扩大。通用的例子是围绕覆盖其中一个放电电极的介质表面所产生的放电设计的等离子体源(“介质表面阻挡放电”)。一般来说，等离子体是通过高频源获得的，在加入两种或更多反应物气体的氦气流中产生放电。等离子体由电离的、激发态的、近热的气体以及能量高达25ev的电子组成。

实验

基于Hiden Catlab的微反应器构建以使催化剂能够在可控气体流动和温度条件下加热。微反应器连接到隐藏HPR-60分子束质谱仪系统(MBMS)。MBMS能够分析等离子体中产生的气体以及离子和自由基。除了标准的炉膛布置外，介质阻挡放电(DBD)也可以在催化剂长度内或催化剂前后产生。DBD包括一个包裹在石英管周围并接地的外圆柱状金属电极和一个直径为1.0 mm的内同轴钨丝电极。该钨电极连接到一个工作在50khz[4]的高压变压器的次级绕组的开路端。

反应用1% Pd/Al进行₂O_3.催化剂。CO形成CO的氧化₂是使用的测试反应。观察到，在所有实验中，o的浓度₂图1显示了实验装置的原理图。

图1所示。

结果

在空白实验中（没有等离子体，没有催化剂，未示出），观察到在500℃下的温度下没有反应。单独使用血浆用于氧化CO的氧化结果如图2所示。该图表明有关CO的一些转换₂一旦转接等离子体，立即发生了。

图2。

图3显示了单独使用催化剂的结果。将样品在15℃/ min升至600℃。该图显示了CO的总转换₂发生在大约250°C的地方。

图3。

图4是等离子体与加热联合实验的结果图。在这里，等离子体在催化剂的长度上产生。在加热之前，等离子体就被打开了。在这一点上，CO₂可以观察到生产。加热后，观察到CO完全转换为CO₂在150℃，低于100℃的温度下，用催化剂和温度单独发生反应。

图4。

图5所示的图是等离子体和催化剂加热联合实验的结果。这里，等离子体是在催化剂床前的一个区域产生的。在加热之前，等离子体被打开，并显示出相同的CO初始增加₂生产如以前。加热后，完全转换有限公司₂在150°C观察到。实验结果与催化剂的长度所产生的等离子体是一致的。这表明温度的降低在反应完成的结果是电离气体等离子体中创建的物种更反应在催化剂和催化剂表面没有任何改变的结果负责的等离子体在反应温度降低。

图5。

结论

在本文描述的模型反应器中，使用氧气和一氧化碳作为反应气。等离子体中产生的活性物质包括原子氧和离子，如CO⁺阿,⁺阿,₂⁺、有限公司₂⁺阿,^-阿,₂^-、有限公司_3.^-。这些物种对相互作用产生二氧化碳作为主要反应器产物。CO中的转换为CO₂利用IPC显然是感兴趣的，通过控制等离子体条件的过程效率的潜在增强。通过利用催化剂和等离子体之间的协同作用，可以显着提高转化率的总体效率。

参考文献

[1] J.Van Durme, J. Dewulf, C. Leys, H. Van Langenhove, Appl.;Catal。B环境。78(2008)324-333。

该信息的来源、审查和改编来自Hiden Analytical提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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