2014-11等离子诱导化学化学反应-2课程.ppt

场诱导化学合成法Materials Induce-synthesized by Fields;(二)等离子诱导合成法; ?*定义1: “包含足够多的正负电荷Positive Negative charge数目近于相等的带电粒子charged particles的物质聚集状态aggregates。” 固态等离子体Solid Plasma：晶格中正离子Positive ions与Free electrons自由电子组合; 半导体中电子electrons与空穴holes的组合等。 液态等离子体Liquid plasma：如电解质溶液electrolytic solution中正负离子的组合。 *定义2: “等离子体是由大量带电粒子charged particles组成的非凝聚系统 non-condensed system。” 强调了非凝聚系统，即排除了单纯的固态和液 态，但包含了电子束electron beam和离子束ionic beam。;等离子体定义3: “等离子体是包含足够多的正负电荷 PositivNegative charge 数目近于相等Approximate equal的带电粒子Charged particles的非凝聚系统non-condensed system 。” 单纯气态： 完全或部分电离了的气体 (微放电区电离度下限 ~ 10-6, 大气压下 放电空间平均电离度可低至~10-12) 非单纯气态：尘埃等离子体 雾滴等离子体;电离气体ionized gas是一种常见的等离子体; 等离子体分类 按系统温度分类 ( 1 eV = 11,610 °K ) 1. 高温等离子体 Tg = Ti = Te = … = 108-9 °K ( 104-5 eV ) 2. 低温等离子体 1). 热等离子体; Tg ? Ti ? Te 5,000 °K Tg 20,000 °K (~ 0.5 – 2 eV ) 2). 冷等离子体 Te Ti ? Tg; 100 °K Tg 1,000 °K Te通常为 1 至数十eV;＋;等离子体基本条件Basic requirements of Plasma;产生方法;气体放电基本知识Primary of Aerial discharge ; 曲线AC段属于非自持放电Non self-maintained discharge ，在非自持放电时，参加导电的电子主要是由外界催离作用（如宇宙射线、放射线、光、热作用）造成的，当电压增加，电流也随之增加并趋于饱和，C点之前称为暗放电区dark discharge，放电气体不发光。 ;随着电压增加，到达C点后，放电变为自持放电self-maintained discharge，气体被击穿，电压迅速下降，变成稳定的自持放电（图中EF段），EF段被称为??常辉光放电区normal glow discharge ;放电在C点开始发光，不稳定的CD段是欠正常的辉光放电区，C点电压Vf，称为击穿电压或着火电压breakdown voltage、起辉电压build-up of luminance，EF段对应的电压VS称为放电维持电压。;阴极电流密度为常数是正常辉光放电的特点。 当放电电流更大时进入异常辉光放电FG段，这时放电单元阻抗变大。当电流进一步增大，放电进入弧光放电后，在H点曲线变得平坦，压降小、电流大是弧光放电的特点。 实际的应用必须在正常或异常辉光放电区，这个区域放电稳定、功耗小。 ; ;;? 等离子对分子活化的几种主要手段（一） 1. 热活化 Thermal activation 通过升高反应温度提高分子平动能Translational energy k = p z0 exp(-Ea /RT) ? 2. 催化活化 Catalytic actiation 是经典的但仍是当前工业上应用最广的 促进化学反应的主要手段 1). 提高 碰撞频率 z0 ) collision frequency 2). 在催化剂表面形成有利的分子取向