石河子大学JECE文章：CO2在介质阻挡等离子催化条件下实现高效分解

CO₂的捕捉、储存与转化可以有效减少温室气体的排放，是环保领域研究的热点课题，特别是CO₂的分解引起了研究人员的广泛关注。然而，传统的热催化分解CO₂需要很高的反应温度。

近年来，石河子大学绿色催化与过程工程研究团队致力于非热等离子体（NTP）在环境诊断、环境催化等方面的研究工作，特别是CO₂分解方面的研究工作。等离子体能解离并活化气态物质，产生各种活性电子、离子和自由基。将等离子体催化用于CO₂分解，可以有效提高CO₂的转化率。

近日，该研究团队研究发现采用ZrO₂-CeO₂作为介质阻挡材料用于等离子体催化CO₂分解，CO₂转化率可以高达64.38％，最大的能量效率达8.76％，远高于目前报道的BaTiO₃，Al₂O₃，ZrO₂等材料。相关内容以“CO₂ conversion in a coaxial dielectric barrier discharge plasma reactor in the presence of mixed ZrO₂-CeO₂”为题，发表在环境与化学工程跨学科前沿期刊《Journal of Environmental Chemical Engineering》期刊上，共同第一作者石河子大学化学化工学院研究生李举和朱圣洁，通讯作者是杨德正教授和于锋教授。

图1. 等离子体催化分解CO₂。（ DOI: 10.1016/j.jece.2020.104654）

在本工作中，研究了放电功率，进料流速，填料长度，循环水温度和粒度对放电特性和CO₂转化率的影响。当采用ZrO₂-CeO₂作为介质阻挡材料时，放电模式从初始丝状放电变为丝状放电和表面放电的组合，可以有效提升CO₂的分解效率。此外，CeO₂具有较大的氧存储能力，有利于反应的进行，促进了CO₂的转化。研究还发现较高的循环水温度和较大的粒径导致CO₂转化率和能量效率的降低。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213343720310034

文章信息：Ju Li#, Shengjie Zhu#, Ke Lu, Cunhua Ma, Dezheng Yang*, Feng Yu*. CO₂ Conversion in a Coaxial Dielectric Barrier Discharge Plasma Reactor in the Presence of Mixed ZrO₂-CeO₂. Journal of Environmental Chemical Engineering. DOI: 10.1016/j.jece.2020.104654