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直流放电等离子体电化学系统中气—液界面的电荷及物质转移研究

批准号:
52077185
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
陈强
依托单位:
学科分类:
高电压与放电
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈强

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
等离子体电化学系统中存在大量新颖的物理化学过程,因此具有广泛的应用前景。目前虽然存在很多等离子体电化学的应用研究,然而人们对其应用的基础—气相等离子体与液体界面的电荷与物质转移过程—了解仍然有限,这极大地限制了等离子体电化学系统的应用。因此,本项目拟通过探索直流放电等离子体电化学系统来揭示其界面过程,从而为各种应用提供实验与理论基础。本项目将采用直流针-板型放电,利用多种等离子体及液体探测手段对等离子体及液体进行探测,结合获得的等离子体及液体参数,采用反应扩散模型对气—液界面进行分析,重点研究气—液界面的电荷和物质转移。在理解界面过程的基础上,探索由界面过程引起的液体与等离子体变化。并以等离子体水处理为例,检验调控气—液界面过程的可行性。本研究不仅能加深对等离子体电化学系统本质的理解,具有重要的科学意义,而且能进一步推进对等离子体电化学系统的各种应用,也具有重要的实用价值。
英文摘要
There exist many novel physical and chemical processes in the plasma electrochemistry, which makes the plasma electrochemistry able to be used in many applications. The research on applications of the plasma electrochemistry is already substantial, while knowledge on the basis of the applications—the charge and species transfer at the gaseous plasma-liquid interface— is still insufficient. This status strongly limits the development and applications of the plasma electrochemical systems. Therefore, by this project, we aim to uncover the processes of the gas-liquid interface by investigating a DC discharge plasma electrochemical system. Then, the findings can act as the theoretical and experimental basis for the future applications. A needle-plate type discharge will be used for the plasma electrochemical system, and a variety of techniques for plasma and liquid detections will be used to diagnose the plasma and the liquid properties. Combined with the obtaining parameters of the plasma and the liquid, a reaction-diffusion model will be used to analyze the gas-liquid interface. This study will be focused on the understanding of the charge and species transfer at the gas-liquid interface, and then we will explore the plasma and liquid changes induced by the gas-liquid interfacial processes. Moreover, we will perform the water treatment to demonstrate the feasibility of achieving more efficient utilization by regulating the gas-liquid interfacial processes. The implementation of this project will not only be of significance for science by enhancing the comprehension of the plasma electrochemistry, but of importance for practice by promoting the potential applications of the plasma electrochemistry.
等离子体电化学系统中存在大量新颖的物理化学过程,因此具有广泛的应用前景。目前虽然存在很多等离子体电化学的应用研究,然而人们对其应用的基础—气相等离子体与液体界面的电荷与物质转移过程—了解仍然有限,这极大地限制了等离子体电化学系统的应用。因此,本项目通过探索直流放电等离子体电化学系统来揭示其界面过程,从而为各种应用提供实验与理论基础。我们研究了等离子体电化学系统中气-液界面的中性成分OH、荷电离子在界面的迁移,研究结果表明中性成分主要通过扩散进入液体而荷电粒子则通过界面的电场驱动运动。我们开发了一种分光光度技术来同时定量测量等离子体处理水中的硝酸根和亚硝酸根。该测量基于检查硝酸根或亚硝酸根溶液的导数吸光度的拐点(波长)。这种测量方法可应用于等离子体活化水、等离子体医学等其他等离子体应用领域。对探测溶液中OH自由基的分子探针法我们也进行了研究,结果表明溶液中分子探针浓度只有高于某一个值,才能正确得到等离子体电化学系统中产生的OH浓度。我们也探讨了等离子体电化学系统中的双氧水在金属纳米粒子合成过程中的作用,对Ag+和AuCl4-,其在碱性条件下能起到还原作用,这一发现为调控金和银纳米颗粒的等离子体电化学合成具有重要的意义。另外,我们利用等离子体电化学合成了硝酸、亚硝酸、双氧水以及氨并研究了各种实验参数对合成过程的影响,为拓展等离子体电化学系统的应用奠定了基础。因此我们认为该研究不仅加深了我们对等离子体电化学系统本质的理解,具有重要的科学意义,而且进一步推进了对等离子体电化学系统的各种应用,也具有重要的实用价值。
基于等离子体-液体相互作用的尺寸及形状可控金属纳米粒子合成
  • 批准号:
    11405144
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    陈强
  • 依托单位:
国内基金
海外基金