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氦大气压介质阻挡放电等离子体发射光谱分析与电压-流量协同调控机制
1
作者 陈兴旺 SSEKASAMBA Hakim +4 位作者 任凯文 李卫星 王子燕 唐晓亮 邱高 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第10期2754-2759,共6页
大气压介质阻挡放电(APDBD)由于其在大面积上均匀、温和地产生活性组分而引起了人们的广泛关注。然而,在不同的放电模式下,等离子体的活性组分浓度、电子激发温度和密度等特性尚不清楚。本研究提出“电压-流量协同调控机制”,系统探究氦... 大气压介质阻挡放电(APDBD)由于其在大面积上均匀、温和地产生活性组分而引起了人们的广泛关注。然而,在不同的放电模式下,等离子体的活性组分浓度、电子激发温度和密度等特性尚不清楚。本研究提出“电压-流量协同调控机制”,系统探究氦APDBD等离子体中电子参数与放电模式的演化规律,旨在为工业级等离子体源设计提供理论支持。实验采用环-环电极、管式DBD反应器,通过发射光谱分析与电学诊断,解析活性粒子浓度及电子参数动态特性。研究发现,大气压氦介质阻挡放电等离子体中主要活性粒子包括激发态氦原子He I、氢原子H_(α)、氧原子O I、羟基OH(A-X)、氮分子离子N_(2)^(+)(B-X)、激发态氮分子N_(2)(C-B)和N_(2)(B-A)。采用玻尔兹曼斜率法和H_(α)谱线Stark展宽对等离子体电子激发温度(T_(e))和电子密度(n_(e))进行诊断,揭示放电模式与电子参数的耦合机制表现为三阶段演化:控制氦气流量0.5 SLM,低电压区间(9~11 kV),氦APDBD表现为均匀放电模式时,随输入电压增大,电子激发温度缓慢上升,增幅为56%,电子密度呈下降趋势,降幅为36%;中电压区间(11~15 kV),非对称丝状放电模式时,电子激发温度、电子密度迅速上升,增幅分别为983%和221%;高电压区间(15~18 kV),为对称丝状放电模式时,电子激发温度迅速降低,降幅达79%,而电子密度保持相对平衡。此外,电子激发温度随氦气流量增加而降低,电子密度随氦气流量增大保持相对平衡。研究显示,输入电压调控可实现等离子体放电模式的转换,而协同氦气流量可调控电子激发温度,为大气压等离子体在材料制备、改性和生物医学等应用领域的参数优化提供了协同调控的方式。 展开更多
关键词 发射光谱法 氦介质阻挡放电 电子激发温度 电子密度
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碰撞辐射模型诊断大气压双频氩等离子体电子密度和电子温度的二维分布
2
作者 曹琪璐 黄晓江 +2 位作者 肖希健 张娇娇 徐雨 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期180-186,共7页
利用发射光谱结合碰撞辐射模型(OES-CRM),探究大气压双频(2.00 MHz、13.56 MHz)等离子体的放电特性。使用CCD相机结合带通滤波片拍摄特定波长(694.3 nm、750.0 nm)谱线强度的二维图像,通过碰撞辐射模型计算等离子体电子密度和电子温度... 利用发射光谱结合碰撞辐射模型(OES-CRM),探究大气压双频(2.00 MHz、13.56 MHz)等离子体的放电特性。使用CCD相机结合带通滤波片拍摄特定波长(694.3 nm、750.0 nm)谱线强度的二维图像,通过碰撞辐射模型计算等离子体电子密度和电子温度的轴向分布和二维空间分布。试验中,分别改变低频电源和高频电源的功率,探究高频分量和低频分量对放电的影响。结果表明:随着高频功率的增加,电子密度明显增加,且体区两端靠近鞘层处变化更明显,而电子温度略有升高;增加低频分量时,放电强度降低,等离子体的电子密度和电子温度均略有降低,等离子体鞘层明显向体区扩张。总体上,高频分量主要影响电子温度和电子密度的量,而低频分量主要影响电子温度和电子密度的空间分布。可见大气压双频放电能独立调控等离子体的参数值和空间分布,具有重要研究意义。 展开更多
关键词 大气压双频放电 电子温度 电子密度 碰撞辐射模型 二维分布
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三频容性耦合氮等离子体中N_(2)和N_(2)^(+)的转动温度和振动温度试验
3
作者 郑浩 吴集盾 +1 位作者 周峰竹 黄晓江 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期124-130,138,共8页
通过光谱拟合方法研究三频容性耦合氮等离子体中高频(high frequency,HF)、中频(intermediate frequency,IF)和低频(low frequency,LF)功率对氮分子(N_(2))和氮分子离子(N_(2)^(+))的转动温度(T_(r))与振动温度(T v)的影响。试验结果表... 通过光谱拟合方法研究三频容性耦合氮等离子体中高频(high frequency,HF)、中频(intermediate frequency,IF)和低频(low frequency,LF)功率对氮分子(N_(2))和氮分子离子(N_(2)^(+))的转动温度(T_(r))与振动温度(T v)的影响。试验结果表明:由于等离子体的粒子密度升高,导致粒子间碰撞加剧且温度升高;N_(2)和N_(2)^(+)的T_(v)随HF功率的增加而上升的趋势非常明显,而随IF或LF功率的增加则基本不变或略有下降。由此可知,HF功率对N_(2)和N_(2)^(+)的T r影响最大,即对等离子体的加热最为明显,而LF功率的增加对等离子体的加热作用较小,IF居于两者之间。因此,HF功率有利于提高N_(2)和N_(2)^(+)的化学活性并有利于其分解,而IF和LF功率影响不大,甚至能一定程度上降低N_(2)和N_(2)^(+)的化学活性。 展开更多
关键词 三频容性耦合等离子体 发射光谱 转动温度 振动温度
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常压连续等离子体制备长效亲水锂离子电池隔膜 被引量：3
4
作者 李妍 王超梁 +2 位作者 覃思成 周贵树 张菁 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第6期29-35,共7页
基于常压连续等离子体增强化学气相沉积法,在聚乙烯隔膜上沉积含Si杂化纳米颗粒膜。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和光学接触角测量仪等仪器对隔膜的表面形貌、化学结构和亲水性等性能进行表征;使用电化学工作站... 基于常压连续等离子体增强化学气相沉积法,在聚乙烯隔膜上沉积含Si杂化纳米颗粒膜。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和光学接触角测量仪等仪器对隔膜的表面形貌、化学结构和亲水性等性能进行表征;使用电化学工作站对组装电池进行阻抗测试。结果表明:隔膜表面有杂化纳米颗粒紧密黏附,其成分为SiO_(3.5)C_(1.1)H_(x);涂层样的水接触角从121°降至22°左右,该接触角保持30 d无明显变化;经120℃热处理1 h后,透气性基本保持不变,符合锂离子电池组装过程对隔膜的要求;原样组装电池的电荷转移阻抗值为81.69Ω,而涂层样组装电池的阻抗为64.51Ω,说明电荷的传导性能得到提高。常压连续等离子体增强化学气相沉积方法可有效应用于长效亲水聚乙烯电池隔膜制备,在高性能锂离子电池方面拥有巨大的应用前景。 展开更多
关键词 锂离子电池隔膜 等离子体增强化学气相沉积 SiO_(3.5)C_(1.1)H_(x)纳米颗粒 亲水性 时效性 电化学阻抗
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多场耦合非热平衡低温等离子体与微纳米结构材料的相互作用
5
作者 徐少锋 徐雨 +15 位作者 丁可 黄晓江 唐晓亮 杨沁玉 杨唯 彭释 王超梁 昌锡江 卢洪伟 施芸城 郭颖 杜诚然 石建军 钟方川 徐金洲 张菁 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2955-2980,共26页
低温等离子体是制备微纳米材料和调控其结构特性的最重要方法之一,其中材料结构及特性的改变是等离子体电磁场、热场、化学场等多场耦合综合作用的结果.本文系统而简要地回顾了如下主要内容:电源的频率及其调制、施加方式对等离子体放... 低温等离子体是制备微纳米材料和调控其结构特性的最重要方法之一,其中材料结构及特性的改变是等离子体电磁场、热场、化学场等多场耦合综合作用的结果.本文系统而简要地回顾了如下主要内容:电源的频率及其调制、施加方式对等离子体放电特性与稳定性的影响;大气压等离子体物理化学反应动力学;等离子体场对微纳米颗粒的聚集态结构与运动的调控、以及对沉积薄膜微纳米结构的影响.总结并得出如下主要结论:放电频率、脉冲调制功率、容性或者感性耦合方式、单体种类、基片温度等对等离子体活性粒子成分与特性具有主要影响,在kHz~MHz范围可以实现稳定放电和微纳米颗粒制备和薄膜沉积;微纳米颗粒/颗粒膜结构形貌随时间和空间而发生动态变化;低温等离子体多场调制可以快速实现微纳米颗粒的结晶,并调控微纳米颗粒的成分、尺度、带隙、晶型、晶面比例及其形貌特征;引入微颗粒可以在鞘层位置悬浮形成规则的二维等离子体晶格与无序的等离子体非晶,在介观尺度研究复杂系统的结构与动理学过程. 展开更多
关键词 低温等离子体 多场耦合 微纳米颗粒 功能薄膜 结构调控
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不同电极结构对DBD降解亚甲基蓝废水的影响 被引量：6
6
作者 卢洪伟 倪志娇 查学军 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期62-69,共8页
文中采用介质阻挡放电(DBD)等离子体技术,分别以20、80、150、200目铜网以及铜片为电极,通过考察亚甲基蓝的降解率、一级反应动力学常数k、pH值、电导率以及COD值;研究了不同电极结构对介质阻挡放电降解亚甲基蓝染料废水的影响。并结合... 文中采用介质阻挡放电(DBD)等离子体技术,分别以20、80、150、200目铜网以及铜片为电极,通过考察亚甲基蓝的降解率、一级反应动力学常数k、pH值、电导率以及COD值;研究了不同电极结构对介质阻挡放电降解亚甲基蓝染料废水的影响。并结合气体放电理论对不同电极结构下介质阻挡放电的等离子体形成机制进行了分析。研究结果发现:电极结构的变化会影响亚甲基蓝染料废水的降解效果;随着铜网电极目数的增加,铜网铜线密度的增加,等离子体放电由离散型向类弥散型过度,等离子体的均匀性增加,亚甲基蓝的降解率增加。一级反应动力学常数k也增加,单位时间内亚甲基蓝的降解速率增加;溶液的pH值更小,电导率更大,溶液COD值更小,对亚甲基蓝的降解效果更好。同等条件下,铜片电极对亚甲基蓝的降解效果优于铜网电极的降解效果。 展开更多
关键词 介质阻挡放电 电极结构 亚甲基蓝 废水处理
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平行磁场下电极材料对DBD降解亚甲基蓝的影响 被引量：4
7
作者 金东翰 卢洪伟 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1570-1576,共7页
采用介质阻挡放电等离子体技术,以镍,铁,钼,不锈钢4种材料作为电极,分别在有平行磁场和无平行磁场的条件下,考察了不同电极材料对亚甲基蓝降解率和能量利用率的影响.实验中发现电极材料的不同会影响亚甲基蓝的降解效果,其中镍电极在处理... 采用介质阻挡放电等离子体技术,以镍,铁,钼,不锈钢4种材料作为电极,分别在有平行磁场和无平行磁场的条件下,考察了不同电极材料对亚甲基蓝降解率和能量利用率的影响.实验中发现电极材料的不同会影响亚甲基蓝的降解效果,其中镍电极在处理8min后亚甲基蓝降解率可达99%,降解效果最好,电极材料还会影响平行磁场对亚甲基蓝降解的促进效果,铁和镍电极的能量利用率相比无磁场时提高了约20%,而钼和不锈钢只有5%~10%.通过研究介质阻挡放电等离子体的产生机理和二次电子发射原理,发现这些差异是由电极材料的二次电子发射系数和磁导率的不同导致的,4种材料中铁的二次电子发射系数最大,电子雪崩过程中产生的高能电子更多,因此降解效果最好,铁和镍的磁导率最大,放电空间内的磁感应强度更高,因此平行磁场对亚甲基蓝降解率和能量利用率的提升更大. 展开更多
关键词 低温等离子体 介质阻挡放电 电极材料 磁场 亚甲基蓝 废水处理
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大气压交流正弦电压辅助脉冲放电过程与特性研究
8
作者 金源积 郭颖 +1 位作者 韩乾翰 石建军 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第3期149-153,共5页
为研究脉冲电压处于交流正弦电压不同相位时对等离子体射流特性和放电过程的影响,利用双电极耦合介质阻挡放电装置产生大气压脉冲放电等离子体射流,通过放电空间分布在脉冲电压阶段的变化,分析放电图像强度的时间演化和等离子体子弹速... 为研究脉冲电压处于交流正弦电压不同相位时对等离子体射流特性和放电过程的影响,利用双电极耦合介质阻挡放电装置产生大气压脉冲放电等离子体射流,通过放电空间分布在脉冲电压阶段的变化,分析放电图像强度的时间演化和等离子体子弹速度的空间分布,证实了等离子体射流是以等离子体子弹形式在放电空间传播的。研究表明,脉冲电压极性与交流正弦电压极性相同或相反都会对等离子体子弹的产生和传播展现出抑制或加强效果。 展开更多
关键词 介质阻挡放电 脉冲放电 等离子体射流 放电时空演化
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