等離子技術

等離子技術

利用電漿獲得高溫熱源的一項技術。在化學工業中,利用等離子技術能實現一系列的反應過程。

基本介紹

  • 中文名:等離子技術
  • 特點:利用電漿獲得高溫熱源
  • 套用:化學工業
  • 屬性:一系列的反應過程
定義,特點,套用,

定義

電漿是指處於電離狀態的氣態物質,其中帶負電荷的粒子(電子、負離子)數等於帶正電荷的粒子(正離子)數。通常與物質固態、液態和氣態並列,稱為物質第四態。通過氣體放電或加熱的辦法,從外界獲得足夠能量,使氣體分子或原子中軌道所束縛的電子變為自由電子,便可形成電漿。
電漿在化學工業中的真正套用是在20世紀50年代以後。聯邦德國赫斯和赫司特化工廠於50年代成功地從甲烷和其他烴類在氫電漿中熱解製取乙炔。此後,美國蘇聯日本都相應地建造了電漿制乙炔的實驗工廠。此法流程簡單,對原料適應性強,但電耗偏高,限制了它的大規模推廣。60年代,美國離子弧公司以鋯英砂為原料在直流電弧電漿中一步裂解製備氧化鋯。70年代末,中國以硼砂和尿素為原料,在直流電弧電漿中製備高純六方氮化硼粉,該法具有產品純度高、成本低、工藝流程簡單等優點。此外,還可利用等離子技術生產二氧化鈦

特點

主要特點為:
①電漿中具有正、負離子,可作為中間反應介質。特別是處於激髮狀態的高能離子或原子,可促使很多化學反應發生。
②由於任何氣態物質均能形成電漿,所以很容易調整反應系統氣氛,通過對等離子介質的選擇可獲得氧化氣氛、還原氣氛或中性氣氛。
③電漿本身是一種良導體,所以能利用磁場來控制電漿的分布和它的運動,這有利於化工過程的控制。
④熱電漿提供了一個能量集中、溫度很高的反應環境。溫度為104~105℃的熱電漿是目前地球上溫度最高的可用熱源。它不僅可以用來大幅度地提高反應速率,而且還可藉以產生常溫條件下不可能發生的化學反應。此外,熱電漿中的高溫輻射能引起某些光電反應。

套用

①以熱電漿製備乙炔硝酸、聯氨和炭黑等產品。
②用熱等離子技術合成高溫碳化物、氮化物和硼化物,如碳化鎢氮化鈦等。
③用熱等離子技術製備超細粉末,如0.01~1μm的三氧化二鋁、二氧化矽和氮化矽粉末。
④冷電漿中的聚合薄膜的形成或清洗,如半導體工業中的氧化矽膜。
⑤在冷電漿中實現材料表面改性,如離子氮化、滲碳等工藝。
⑥電漿技術套用於油氣田生產,可進行深部解堵。

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