低溫等離子體改性制備催化劑

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-10-16

催化劑多用于改變化學(xué)反應(yīng)速率，據(jù)統(tǒng)計(jì)約有90%以上的工業(yè)生產(chǎn)過程中使用催化劑，包括化工、石化、生化、環(huán)保等多個領(lǐng)域，催化劑的開發(fā)和應(yīng)用，使得化學(xué)工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。催化劑的研發(fā)是生產(chǎn)和科研的重要領(lǐng)域，低溫等離子體技術(shù)是目前最為新穎和熱門的催化劑制備方法之一。

等離子體是區(qū)別于固體、液體和氣體作為物質(zhì)的第四態(tài)，具有獨(dú)特的離子效應(yīng)、優(yōu)良的導(dǎo)電性、顯著的粒子集體運(yùn)動行為等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于材料、能源、冶煉、電子、環(huán)境等多個領(lǐng)域，在材料方面的應(yīng)用最為廣泛，包括材料合成和分解材料防腐蝕、材料表面改性等。

其中等離子體在催化方面的作用主要分為2個方面:等離子體催化劑的制備和等離子體氛圍下進(jìn)行的催化反應(yīng)。等離子體制備催化劑主要分為以下幾類：

（1）合成超細(xì)顆粒催化材料。大量研究表面，固體催化劑的催化活性主要由物質(zhì)的比表面積和物質(zhì)的相結(jié)構(gòu)有關(guān)。超細(xì)顆粒由于具有大量的缺陷和大的比表面積，在催化領(lǐng)域大放異彩。近年來等離子體設(shè)備的發(fā)展使得制備超細(xì)顆粒變得簡單，從而成為了研究熱點(diǎn)。低溫等離子體制備超細(xì)顆粒材料，由于反應(yīng)溫度較低而且處理速度快，使得大量的納米粒子來不及生長，無法進(jìn)行團(tuán)聚，從而獲得較小粒徑的納米粒子。

（2）催化材料表面改性。高速運(yùn)動和高電子溫度的等離子體，與待處理材料表面的化學(xué)鍵以及原子碰撞后，可以使材料本身的化學(xué)鍵斷裂或者本身的原子被取代，從而產(chǎn)生缺陷，缺陷濃度的增加會提升催化活性。在低溫真空環(huán)境下，可以實(shí)現(xiàn)對材料的摻雜，摻雜會改變催化材料的導(dǎo)電性、電子結(jié)構(gòu)以及對催化反應(yīng)中間體的吸附能。

（3）催化材料的失活再生。催化材料是降低反應(yīng)所需活化能，不會直接參與催化反應(yīng)。但是隨著時間的推移，催化反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物會附著在催化劑的表面，使其無發(fā)正常工作，大大降低了催化效率。在實(shí)際生活中，通常會通入還原性氣體或者氧化性氣體高溫處理使表面的副產(chǎn)物剝離，但是高溫處理會對催化劑的結(jié)構(gòu)或者催化劑載體產(chǎn)生不可恢復(fù)的破壞。使用低溫等離子體處理，等離子體處理后，可以使附著在催化劑表面的有毒雜質(zhì)脫離，使得催化劑重新恢復(fù)活性且不損壞催化劑以及催化劑載體。

（4）輔助還原。催化單質(zhì)金屬材料的制備大多是由金屬氧化物在高溫氫氣氣氛下還原。但是處理所需的時間久而且溫度較高，低溫等離子體處理具有處理時間短而且在室溫下就可以實(shí)現(xiàn)，而且制備出的單質(zhì)金屬的粒徑較小，催化活性會優(yōu)于大粒徑的金屬單質(zhì)，低溫等離子體極有可能代替如今的高溫?zé)崽幚磉€原法。

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等離子表面處理