原位紅外等離子體漫反射

等離子體催化
，作為一種(zhǒng)前景(jǐng)廣闊的低溫高效催化技(jì)術
，正成(chéng)為(wéi)CO₂轉(zhuǎn)化，汙染治理甚至合成氨(ān)等領域的研究熱點(diǎn)。然而
，傳統的表征技術往往(wǎng)
隻能(néng)捕捉反(fǎn)應的“靜態快照"，無法實時追蹤催(cuī)化劑表麵(miàn)物種的動態變化。“等離子體與催化劑如何實現‘1+1>2’的協同(tóng)增(zēng)效？反應過程中催化劑表(biǎo)麵物種(zhǒng)如何動(dòng)態演化？" 這兩大核心問題，長期(qī)以來困擾著研究(jiū)人員(yuán)🚗
。

原位紅外等離子體漫反射技術（In-situ Plasma DRIFTS）的出現，為我們提供了一個獨特的“分子(zǐ)鏡頭"
，它能在(zài)等離(lí)
子體活化與反應進行的同(tóng)時
，利用(yòng)原(yuán)位紅外(wài)光譜(pǔ)實時監(jiān)測催化劑表麵(miàn)物種變化，能夠實時捕捉等離子體催化過程中的(dí)每一個關鍵瞬間(jiān)。

產品特點

1，高(gāo)靈(líng)敏度
： 

可檢測催化劑表麵微量，瞬態的活性中間物(wù)種，不遺漏關(guān)鍵(jiàn)反(fǎn)應細節。

2
，實時動態監測： 

像(xiàng)“錄像"一樣全程記錄表麵物種(zhǒng)
“出現—增長—消失"的(dí)完(wán)整動態過程🥻，突破傳(chuán)統“拍照"式靜態分析(xī)的局限。

3，協同機(jī)理揭示： 

核(hé)心技術價值(zhí)所在
，為(wéi)“等離子體-催化劑"之(zhī)間“1+1＞2"的協同效應提供直接(jiē)實驗證據🚒，助力理性催化劑設計。

4
，低溫觀測優勢： 

特別適(shì)用於傳統高溫條件下難以(yǐ)捕捉(zhuō)
的表麵反應過程
，拓展了研究(jiū)邊界。

核心反應池-等離子體(tǐ)漫反射(shè)池

產品參數(shù)
🐮：

設計溫度
：500℃或常溫(wēn)
可(kě)選；

設計壓力(lì)
：常壓；

產品材質：不鏽鋼316+陶(táo)瓷；

光照窗片：石英🚺；

紅外窗片：CaF2*2；

電極設計：中心高(gāo)壓電極(jí)，環形(xíng)電極；

氣路(lù)設置(zhì)
：設置進出氣口，可通入氣氛。

應(yīng)
用領域

原位紅外等(děng)離(lí)子體漫反射主要(yào)前沿的應用領域是“等離子體(tǐ)
催化(huà)
"方(fāng)向 
，特別是在以下反應中(zhōng)：

1. 溫室氣體轉化與(yǔ)利用（Carbon Capture and Utilization, CCU）

當前熱門(mén)的應用領(lǐng)域。目標(biāo)是將CO₂和CH₄這兩種主要(yào)
的溫室氣體轉化為有價值的燃料或化(huà)學品👴。

反應： 二(èr)氧(yǎng)化碳加氫(qīng)（CO₂ Hydrogenation） 和 甲烷幹重(zhòng)
整（Dry Reforming of Methane, DRM: CO₂ + CH₄ → 2CO + 2H₂）

研究(jiū)內(nèi)容(róng)：

· 探(tàn)測反應中間體

： 等(děng)離子(zǐ)體活(huó)化會(huì)產生哪些關(guān)鍵中間物種。例如
，在CO₂加氫中(zhōng)，可以直接觀測(cè)到催化劑表麵甲酸鹽（formate, HCOO⁻）🌺
，碳酸鹽(yán)（carbonate, CO₃²⁻），一氧化碳（CO） 等物種(zhǒng)的形成和消耗動力學過程。

· 揭示等離子體與催化(huà)劑的協同效應： 等離子體產生的活性粒(lì)子如何與催化劑表(biǎo)麵相互作用，是等離子體先活化氣體，再在催化(huà)劑表麵反應；還是等離子體(tǐ)
改變(biàn)
了(liǎo)催化(huà)劑表麵狀態，使其更(gēng)易活(huó)化。通過DRIFTS可以(yǐ)直觀看到催(cuī)化劑表麵吸附位點的變化。

· 優化催化劑和等離子體參數： 通過比較(jiào)不同(tóng)催化劑（如Ni，Co，Pt基(jī)催(cuī)化劑）在等離子(zǐ)
體下的表麵物種，篩選出活性高穩定的催化劑。

2. 揮發性有機物（VOCs）的低(dī)溫催化氧(yǎng)化(huà)

工業廢氣中的VOCs傳(chuán)統上需要在(zài)高溫下才能被催(cuī)化氧化去(qù)除，能耗高📰。等離子(zǐ)體催(cuī)化可以在接近室(shì)溫下實現高效降解。

反應(yīng)： 甲(jiǎ)苯(běn)📤，甲(jiǎ)醛，丙酮等VOCs的氧化分解。

研(yán)究內容：

· 追蹤降解路徑： 觀察VOCs分子(zǐ)在催(cuī)化劑表麵是如何被等離(lí)子體產生的活性氧物種（如O₃, ·OH, O⁻）一步步分(fēn)解的📒。可能會檢(jiǎn)
測到部分氧化(huà)產物（如(rú)醛類，羧(suō)酸類）的積累📇，這(zhè)有助於避免有毒副產物的(dí)生成。

· 研究催化劑抗積碳能力
： 反應(yīng)
不完可能導(dǎo)致碳煙（soot）或積碳（coke）覆蓋催(cuī)化劑(jì)
活(huó)性位點。DRIFTS可以靈敏地檢測到催化劑表麵C-H和C=C鍵的形成，直觀評估催化(huà)劑的失活(huó)過程並指(zhǐ)導抗積(jī)碳催化劑的開發。

3. 氮(dàn)氧化物（NOx）的(dí)去除

例如用於柴油車尾氣處理的低溫(wēn)等離子體催化係統。

反應🎺： NO的(dí)氧化，SCR（選擇性催化還(huán)原）反應(yīng)
。

研究內容：

· 識(shí)別(bié)吸附物種： 觀(guān)察NO，NH₃等反應物在催化劑表麵的吸附(fù)形態（如橋式硝酸鹽，螯合式(shì)硝酸鹽🖚，亞硝酸鹽等）。

· 闡明反應機理
： 研究等離子體如何促進(jìn)“快速SCR"反應路徑
，通過檢(jiǎn)
測關鍵中間體來(lái)驗證“Langmuir-Hinshelwood"或“Eley-Rideal"等反應(yīng)機理。

4. 氮(dàn)氣(qì)固定合成氨（N₂ Fixation）

傳統的哈伯-博斯法合成氨需要高溫高壓。等(děng)離子體催(cuī)化為溫和(hé)條件下的合成(chéng)氨提供了(liǎo)新路徑。

研究內容：

· 探測關鍵步驟： N≡N三鍵的斷(duàn)裂是合成氨的決(jué)速步
🛟。DRIFTS可用於尋(xún)找(zhǎo)等離(lí)子體環境中(zhōng)在催化劑表麵形成的氮氫中間體（如N₂Hₓ），這對(duì)
於(yú)理解等(děng)離子體如何活化惰性的N₂分子至關重要(yào)。



總結





原位紅外等離子體漫(màn)反射技術通過實時，動態監測催化劑表麵物種演變(biàn)，為揭示等離子體催化反應機理，優化(huà)催化劑與工藝參(cān)數(shù)提供了*工具，顯著推動了(liǎo)低溫等離子體催(cuī)化技(jì)術(shù)在能源與環(huán)境領(lǐng)域的應用發展(zhǎn)。