等離子體反應的酸性特征

1、:www.paper.等離子體反應的酸性特征鄒吉軍劉昌俊天津大學化工學院教育部綠色合成與轉化重點實驗室.中文摘要：中文摘要：等離子體作為一種有效的激發(fā)手段在化學中日益受到重視。本文對眾多等離子體反應進行了總結，分析了等離子體化學中的酸性特征，揭示等離子體反應與酸催化反應的相通之處，由此提出等離子體酸性，并把酸性等離子體的應用拓展到生物質利用領域。關鍵詞：關鍵詞：等離子體酸催化氣體放電分子篩一、引言一、引言等離子體是氣體分子受激電離而形成

2、的電子、離子、原子（基態(tài)或激發(fā)態(tài)）、分子（基態(tài)或激發(fā)態(tài)）、自由基粒子等的集合體，因其整體呈電中性，故稱等離子體。通常用于化學合成與制備的是常見的低溫等離子體包括熱等離子體和冷等離子體。常見的低溫等離子體現(xiàn)象包括介質阻擋放電、電暈放電、輝光放電、射頻放電和微波放電。冷等離子體具有非平衡性，即電子具有較高的能量（0.5～15eV），而氣相主體的溫度卻能夠保持在室溫左右。冷等離子體的這種非平衡性對于化學反應來說極具意義，電子的能量能夠有效地活

3、化比較穩(wěn)定的（甚至惰性的）小分子引發(fā)化學反應，而整個反應體系卻能夠保持在較低的溫度。利用冷等離子體的超常化學特性，可以很容易地實現(xiàn)一些常規(guī)化學中需要高溫和貴金屬催化的反應，而且不需要消耗能量加熱氣相分子，從而具有較好的化學和能量效率。目前，冷等離子體已被用于甲烷的直接轉化，包括甲烷偶聯(lián)[17]，重整制合成氣[810]，與CO2共轉化制含氧化合物和高碳烴[1116]，部分氧化制醇和醛[1721]；二氧化碳的轉化和利用[2224]；醇類分解

4、制氫[2526]；納米材料和高效催化劑的制備[2728]；顯示出等離子體良好的應用前景。一般認為冷等離子體反應中以自由基反應機理為主[21921]。高化學活性是等離子體的優(yōu)點，但其中生成的種類繁多的自由基導致反應的選擇性較差。雖然使用催化劑、共反應物及1:www.paper.應中，高碳烴的異構化程度極高。在催化化學中，鏈烴的異構化需要在強酸的催化下，以C離子的形式完成異構。例如，常用的異構化催化劑有PdHZSM5、PtHM等酸性分子篩和

5、PtSO42ZrO2等固體超強酸[3435]。因此，對于異構化來說，等離子體反應和固體酸催化具有相類似的效果。Table1.AcidsiteamountofcatalystwithwithoutplasmatreatmentbasedonIRpyridineadsption[3233]CatalystLewisacid(mmolg)Brnstedacid(mmolg)PdHZSM5withoutplasmatreatment1.0251

6、.222PdHZSM5withplasmatreatment1.2391.375PtNaZSM5withoutplasmatreatment1.9440.0332PtNaZSM5withplasmatreatment2.1470.0369Table2.DistributionofliquidhydrocarbonsgeneratedfromCH4CO2inDBD[11]BranchConcentration(wt%)Componentn