研究人员提出一个设计一种新颖的介质阻挡放电等离子体单元

在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS工程非盟,研究人员讨论了原位的效用/ operando传输红外光谱学检查电浆界面。

研究:审讯的电浆界面通过原位/ Operando传输红外光谱。图片来源:IvaFoto / Shutterstock.com

背景

非热能的等离子体(国家结核控制规划)部分电离气体温度的不同从低能离子和中性色和高能电子。许多不同的应用程序都利用低温plasma-induced交互。在过去的十年里,已经有了巨大的增长plasma-assisted催化研究。

然而,由于plasma-phase交互的复杂与活性表面,没有知识的基本基本过程发生在电浆界面,导致大量的实证研究在各种催化材料的性能。欧洲杯足球竞彩因此,通过直接监控等离子体激励如何影响表面物种形成的进化,转向operando和原位表征方法可以推进研究。

识别时,金属表面上的吸附物是由等离子体激发的,以及等离子体的相关输入参数与观测,已经最近在这个领域发展的重点。的其他方法观察电浆界面利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱的可访问性和适应性在固体表面官能团。虽然infrared-based设计有效的很大一部分试图生产相关数据关于等离子表面相互作用,细胞的示例设置和金属外壳仍然造成额外的工程困难。

近年来,一些设计,改变传统传输细胞已经付诸实践。然而,分子气体需要设计,提高外加电压,减少电极间距,或者使用真空压力产生一个稳定的放电。

关于这项研究

在这项研究中,作者讨论了一个简单的和灵活的设计对介质阻挡放电(DBD)浆细胞,接口与红外光谱、质谱(MS)和光学发射光谱学(OES)来描述表面气相,同时和等离子体阶段。两个示例应用程序,即。、等离子体氧化伯胺功能化SBA-15及催化氧化、低温氮被用来说明这项技术。

团队有选择性地氧化烷基氨基硝基团体而不改变范围。结果直接从第一个应用程序演示了如何1% O₂/他与氨基硅表面等离子体相互作用。第二个应用程序利用等离子体刺激来追踪的进化_X物种绑定到铂和二氧化硅的表面。结合实验结果表明提出的各种各样的潜在用途设备和支持其潜力作为一个关键仪器研究等离子表面连接。

研究人员提供了一个简单的替代设计plasma-transmission IR细胞能够执行surface-sensitive原位和operando测量各种等离子体的情况下。细胞的快速样品制备、施工成本,与广泛使用的分析技术和能力同时界面鼓励它作为一个流行的工具采用的快速积累大量的原位plasma-catalysis数据。设计和功能的细胞都与常用的介质阻挡放电(DBD) plasma-catalytic反应堆。的低温plasma-assisted Pt / SiO氮氧化₂催化剂和plasma-assisted氧化3-aminopropyl SBA-15 (AP-SiO₂),建立了等离子表面接触,被用来说明细胞的有效性。

观察

红外光谱的三个主要特征是位于约1700 - 1800,1653,1580厘米¹。关掉后血浆细胞与他洁净,所有山峰仍然没有改变。30分钟后温度的接触,没有明显的催化剂表面的红外光谱的变化。

女士的数据、红外光谱和标准综合起来表明plasma-generated活性氧衍生品特别主要胺转化为硝基没有进一步氧化二级胺链接器支持的碳氢化合物。这一结果证明了画的能力值得信赖的推断等离子表面相互作用。

提出的设计也可以轻松修改以满足特定的需求通过使用真空歧管控制剂量,等离子体与post-plasma配置和整合step-scan微秒的决议。它也可以加上额外的分析和表征方法女士和海洋能等。无硅硝酸盐由交互_X和plasma-generated氧空位在二氧化硅表面被红外识别结果只支持实验。弯曲和线性没有几个表面吸附物种Pt / SiO₂。细胞能够监控的起伏随着时间的推移,这些物种在催化剂表面由于Pt方面。

结论

在结论,本研究提出了一个简单的设计的红外传输细胞可以通过等离子体探针表面而被刺激。细胞的热控制测试在不同压力的0.3和0.1 atm和饲料气体,N₂和他。发现温度设定点是一直重复在±10°C在任何情况下。的氧化主要amine-functionalized SBA-15作为细胞的一个示例应用程序进行确认能力诱导和识别对表面等离子体的影响。Pt / SiO₂plasma-assisted氮氧化的催化剂被雇佣为第二个示例应用程序,和细胞被用来监测在催化剂表面的物种。

作者提到,由于建筑材料IR细胞广泛可用的和负担得起的、感兴趣的研究人员调查等离子表面耦合可以使用该技术。他们认为,这项研究的结果显示了这种浆细胞及其功能的有效性研究等离子体催化原位。

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参考

克拉克,r . J。希克斯,j . C。审讯的电浆界面通过原位/ Operando传输红外光谱。ACS工程非盟(2022)。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsengineeringau.2c00026

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