非热等离子体催化转化C1分子及其催化剂研究进展

摘要

非热等离子体催化具有反应条件温和、启动快和反应器结构紧凑等特点,在C1分子催化转化领域(如CO2加氢、甲烷活化、水煤气变换反应和甲醇重整制氢)有着广阔的应用前景.具体来说,等离子体特有的高能电子可在气相中快速活化稳定性极强的C1分子并生成活性物质,接着与催化剂结合发生表面化学反应,从而实现常温常压下C1分子的高效转化.然而,等离子体与催化剂之间的协同作用机制以及催化机理极为复杂,仍有待进一步研究.本综述简单介绍了非热等离子体催化转化C1分子的近期研究进展,重点探讨了适用于非热等离子体的催化剂研究以及催化机理的高级原位表征.最后,提出了非热等离子体催化转化C1分子的未来发展方向:①设计并构筑适用于非热等离子体催化的高效催化剂,并研究其构效关系;②发展高级原位表征技术,揭示活性物质的作用机理以及催化机理;③设计并构建高效的等离子体催化反应器,并建立反应器的理论模型和数值模拟方法,科学指导等离子体反应器的设计、优化和放大.