等離子體反應(yīng)的酸性特征

1、:www.paper.等離子體反應(yīng)的酸性特征鄒吉軍劉昌俊天津大學(xué)化工學(xué)院教育部綠色合成與轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)中日益受到重視。本文對(duì)眾多等離子體反應(yīng)進(jìn)行了總結(jié)，分析了等離子體化學(xué)中的酸性特征，揭示等離子體反應(yīng)與酸催化反應(yīng)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(yīng)用拓展到生物質(zhì)利用領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：關(guān)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(xué)合成與制備的是常見(jiàn)的低溫等離子體包括熱等離子體和冷等離子體。常見(jiàn)的低溫等離子體現(xiàn)象包括介質(zhì)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(duì)于化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)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(xué)反應(yīng)，而整個(gè)反應(yīng)體系卻能夠保持在較低的溫度。利用冷等離子體的超?；瘜W(xué)特性，可以很容易地實(shí)現(xiàn)一些常規(guī)化學(xué)中需要高溫和貴金屬催化的反應(yīng)，而且不需要消耗能量加熱氣相分子，從而具有較好的化學(xué)和能量效率。目前，冷等離子體已被用于甲烷的直接轉(zhuǎn)化，包括甲烷偶聯(lián)[17]，重整制合成氣[810]，與CO2共轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)用前景。一般認(rèn)為冷等離子體反應(yīng)中以自由基反應(yīng)機(jī)理為主[21921]。高化學(xué)活性是等離子體的優(yōu)點(diǎn)，但其中生成的種類繁多的自由基導(dǎo)致反應(yīng)的選擇性較差。雖然使用催化劑、共反應(yīng)物及1:www.paper.應(yīng)中，高碳烴的異構(gòu)化程度極高。在催化化學(xué)中，鏈烴的異構(gòu)化需要在強(qiáng)酸的催化下，以C離子的形式完成異構(gòu)。例如，常用的異構(gòu)化催化劑有PdHZSM5、PtHM等酸性分子篩和

5、PtSO42ZrO2等固體超強(qiáng)酸[3435]。因此，對(duì)于異構(gòu)化來(lái)說(shuō)，等離子體反應(yīng)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