本書主要闡述等離子體的基礎理論及大氣壓低溫等離子體在低碳烷烴轉化、二氧化鈦光催化劑、負載型金屬催化劑制備中的應用。全書分為四部分，共九章。*部分（第1、2章）為基礎部分，主要介紹等離子體基礎和等離子體化學基礎及診斷技術。第二部分（第3、4章）為大氣壓低溫等離子體在低碳烷烴轉化過程的應用，主要介紹甲烷在大氣壓低溫等離子體中的氣相轉化反應和氣固催化轉化反應。第三部分（第5～8章）為大氣壓氣液低溫等離子體技術及應用，主要介紹氣液放電低溫等離子體技術、等離子體與離子液體共活化甲烷轉化反應、氣液冷等離子體制備二氧化鈦光催化劑和堿式硝酸銅。第四部分（第9章）為大氣壓冷等離子體制備負載型金屬催化劑，主要介紹大氣壓冷等離子體制備負載型單金屬催化劑和雙金屬催化劑。
目錄
前言
第1章 等離子體基礎 1
1.1 等離子體概述 1
1.1.1 等離子體定義 1
1.1.2 等離子體發生 2
1.1.3 等離子體分類 2
1.2 等離子體的基本參數 3
1.2.1 粒子密度與電離度 3
1.2.2 等離子體溫度 4
1.2.3 等離子體的準電中性 5
1.2.4 等離子體鞘 8
1.2.5 等離子體能量密度 9
1.3 大氣壓等離子體的產生 10
1.3.1 大氣壓脈沖直流放電等離子體 10
1.3.2 大氣壓介質阻擋放電等離子體 11
參考文獻 13
第2章 等離子體化學基礎及診斷技術 14
2.1 等離子體碰撞 14
2.1.1 彈性碰撞和非彈性碰撞 14
2.1.2 碰撞截面和碰撞頻率 16
2.2 等離子體化學反應 17
2.2.1 等離子體引發均相反應 17
2.2.2 等離子體引發多相反應 18
2.2.3 等離子體引發光化學反應 19
2.3 大氣壓等離子體化學反應過程診斷技術 19
2.3.1 發射光譜 19
2.3.2 反應過程的發射光譜診斷 21
2.3.3 體系溫度的發射光譜診斷 21
參考文獻 23
第3章 大氣壓低溫等離子體中低碳烷烴轉化反應 24
3.1 大氣壓低溫等離子體中甲烷轉化反應 24
3.1.1 等離子體作用下純甲烷轉化反應 24
3.1.2 添加氣體對等離子體中甲烷轉化反應的影響 30
3.2 乙烷轉化反應 36
3.2.1 純乙烷轉化反應 36
3.2.2 C2H6在H2氣氛下的脫氫反應 38
3.2.3 C2H6在CO2氣氛下的重整反應 39
3.3 丙烷和丁烷的等離子體轉化 44
參考文獻 44
第4章 CO2氧化CH4制C2烴反應 46
4.1 等離子體作用下CO2轉化反應 47
4.2 等離子體作用下CO2氧化CH4制C2烴反應 48
4.2.1 等離子體反應器結構對反應的影響 48
4.2.2 CO2添加量對CH4轉化反應的影響 50
4.2.3 能量密度對反應的影響 52
4.2.4 CO2氧化CH4反應機理 55
4.3 催化劑與等離子體協同作用CO2氧化CH4制C2烴反應 61
4.3.1 負載型堿土金屬氧化物催化劑的催化活性 61
4.3.2 負載型過渡金屬氧化物催化劑的催化活性 62
4.3.3 部分負載型鑭系氧化物催化劑的活性 65
4.3.4 負載型Pd催化劑的催化活性 67
4.4 等離子體與催化劑共同作用機制初步探討 69
參考文獻 70
第5章 大氣壓氣液放電低溫等離子體技術 73
5.1 氣液等離子體反應器結構 73
5.1.1 接觸式尖端放電氣液等離子體反應器結構 73
5.1.2 接觸式滑動弧等離子體反應器結構 74
5.1.3 接觸式線筒放電氣液等離子體反應器結構 75
5.1.4 半接觸式板板放電等離子體反應器結構 76
5.2 氣液等離子體反應的應用 76
5.2.1 氣液等離子體應用于廢水處理 76
5.2.2 氣液等離子體應用于化學合成反應 77
5.2.3 氣液等離子體應用于合成納米材料 78
5.3 氣液等離子體相互作用機理探討 78
參考文獻 79
第6章 大氣壓氣液低溫等離子體中離子液體催化甲烷轉化反應 82
6.1 離子液體 82
6.1.1 離子液體簡介 82
6.1.2 離子液體的基本性質 82
6.1.3 幾種常用離子液體的基本性質 84
6.1.4 離子液體的應用領域 85
6.2 離子液體與等離子體相互作用 86
6.2.1 離子液體對等離子體放電強度的影響 87
6.2.2 離子液體在等離子體中的穩定性 90
6.3 離子液體催化等離子體強化甲烷轉化反應 94
6.3.1 離子液體對等離子體甲烷轉化反應的影響 94
6.3.2 放電電壓對氣液等離子體甲烷轉化反應的影響 97
6.4 機理分析 99
6.4.1 發射光譜在線分析離子液體對反應的影響 99
6.4.2 氣液等離子體甲烷臨氫轉化反應機理初探 102
6.5 負載離子液體的催化作用 103
6.5.1 負載化離子液體催化等離子體甲烷轉化反應 103
6.5.2 負載化離子液體催化甲烷轉化機理 105
參考文獻 107
第7章 大氣壓氣液冷等離子體中離子液體輔助合成TiO2光催化劑 109
7.1 TiO2光催化劑 109
7.1.1 TiO2結構 109
7.1.2 TiO2的光催化機理 110
7.1.3 影響TiO2光催化性能的主要因素 111
7.2 離子液體輔助水熱法制備介孔TiO2光催化劑 112
7.2.1 離子液體加入量對TiO2晶相結構的影響 113
7.2.2 前驅液pH對TiO2晶化程度及晶粒尺寸的影響 114
7.2.3 前驅液pH對TiO2孔道結構和形貌的影響 115
7.3 大氣壓氣液等離子體制備混晶相TiO2光催化劑 119
7.3.1 制備方法 119
7.3.2 離子液體對混晶相TiO2光催化劑結構和性能的影響 120
7.4 氣液等離子體制備過渡金屬摻雜混晶相TiO2光催化劑 129
7.4.1 過渡金屬摻雜對混晶相TiO2結構的影響 129
7.4.2 Cu摻雜量對混晶相TiO2光催化劑性能的影響 130
7.5 氣液等離子體制備F摻雜TiO2光催化劑 134
7.5.1 F源對 F摻雜TiO2光催化劑性能影響 134
7.5.2 [C4MIM]BF4輔助制備F摻雜TiO2光催化劑 138
參考文獻 144
第8章 大氣壓氣液冷等離子體制備堿式硝酸銅納米片 147
8.1 大氣壓氣液冷等離子體制備堿式硝酸銅納米片實驗 147
8.2 堿式硝酸銅納米片結構表征 148
8.3 堿式硝酸銅納米片吸附性能測試 150
8.4 堿式硝酸銅納米片形成機理分析 151
參考文獻 153
第9章 大氣壓冷等離子體制備負載型金屬催化劑 154
9.1 負載型金屬催化劑制備方法 155
9.1.1 不同制備方法比較 155
9.1.2 冷等離子體制備負載型金屬催化劑 156
9.2 大氣壓冷等離子體制備負載型單金屬催化劑 157
9.2.1 大氣壓冷等離子體制備Ag/TiO2光催化劑 157
9.2.2 大氣壓冷等離子體制備Pt/TiO2光催化劑 162
9.2.3 大氣壓冷等離子體制備Pd/TiO2光催化劑 168
9.2.4 大氣壓冷等離子體制備Pd/C催化劑 174
9.2.5 大氣壓冷等離子體制備Pd/Al2O3催化劑 179
9.2.6 大氣壓冷等離子體制備Au/TiO2催化劑 186
9.3 大氣壓冷等離子體制備負載型PdCu雙金屬催化劑 197
9.3.1 不同浸漬順序對PdCu/Al2O3雙金屬催化劑的影響 197
9.3.2 Pd/Cu比例對PdCu/Al2O3雙金屬催化劑的影響 204
9.3.3 PdCu/Al2O3催化劑的DRIFT表征及穩定性實驗 209
參考文獻 211
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