低溫等離子體改性制備催化劑

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-10-16

催化劑多用于改變化學反應速率，據統計約有90%以上的工業生產過程中使用催化劑，包括化工、石化、生化、環保等多個領域，催化劑的開發和應用，使得化學工業得到了飛速的發展。催化劑的研發是生產和科研的重要領域，低溫等離子體技術是目前最為新穎和熱門的催化劑制備方法之一。

等離子體是區別于固體、液體和氣體作為物質的第四態，具有獨特的離子效應、優良的導電性、顯著的粒子集體運動行為等特點，廣泛運用于材料、能源、冶煉、電子、環境等多個領域，在材料方面的應用最為廣泛，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行的催化反應。等離子體制備催化劑主要分為以下幾類：

（1）合成超細顆粒催化材料。大量研究表面，固體催化劑的催化活性主要由物質的比表面積和物質的相結構有關。超細顆粒由于具有大量的缺陷和大的比表面積，在催化領域大放異彩。近年來等離子體設備的發展使得制備超細顆粒變得簡單，從而成為了研究熱點。低溫等離子體制備超細顆粒材料，由于反應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，無法進行團聚，從而獲得較小粒徑的納米粒子。

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

（3）催化材料的失活再生。催化材料是降低反應所需活化能，不會直接參與催化反應。但是隨著時間的推移，催化反應產生的副產物會附著在催化劑的表面，使其無發正常工作，大大降低了催化效率。在實際生活中，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物剝離，但是高溫處理會對催化劑的結構或者催化劑載體產生不可恢復的破壞。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脫離，使得催化劑重新恢復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現，而且制備出的單質金屬的粒徑較小，催化活性會優于大粒徑的金屬單質，低溫等離子體極有可能代替如今的高溫熱處理還原法。

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等離子表面處理