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等離子體是不同于固體、液體和氣體的物質第四態。在等離子體中，通過電離所產生的離子、電子、自由基和激發活性物質，都是以高能態的形式存在，因這種氣體的正電荷總量與負電荷總量在數值上相等，故稱為等離子體。

低溫等離子改性技術在催化劑制備中的應用

等離子體作為制備和改性材料的重要技術手段，得到了廣泛的電化學應用。在等離子體中，主要以高能態形式存在的大量活性粒子如離子、電子、激發態的原子和分子及自由基等，可以有效地合成或修飾催化劑。傳統的化學表面改性方法主要通過酸性溶液或表面活性劑進行預處理，這些方法復雜、耗時、污染且難以控制處理效果，甚至會破壞結構的完整性。此外，傳統的合成方法也具有一定的復雜耗時等缺點。與傳統的化學表面改性技術和合成技術相比，低溫等離子體改性技術具有如下優點：（1）低溫等離子體具有高能粒子，能激發、解離和電離材料表面的分子，有效地改變基體表面的化學結構；（2）反應體系接近室溫，可以使具有較高活化能的化學反應在相對溫和的條件下發生；（3）低溫等離子體改性安全環保，并避免使用一些有毒和危險的化學品。同時，它消除了干燥、廢水處理或其他附加過程，并且沒有固體/氣體廢物的產生；（4）低溫等離子體處理的載體表面性能明顯改善，對材料的物理結構沒有破壞性影響；（5）適用范圍廣、作用時間短、成本低等優點。因此低溫等離子體被廣泛應用于催化劑的表面改性和合成。

低溫等離子體被應用于催化劑的表面改性如等離子表面刻蝕、等離子體摻雜和等離子官能團化等。等離子體的氣氛對材料的表面改性具有非常大的影響，常用的等離子氣氛包括氬氣（Ar）、氮氣（N₂）、氧氣（O₂）、氫氣（H₂）、氨氣（NH₃）、空氣以及一些混合氣氛。Ar等離子體的主要作用是刻蝕和剝離，從而產生更多的缺陷，增加活性位點，此外還擁有一定的N、O摻雜能力；N₂等離子體的主要作用是N摻雜且具有一定的刻蝕能力，實現N摻雜和富缺陷材料的制備；O₂等離子體主要是起氧化和刻蝕的作用；H₂等離子體具有刻蝕和還原的作用；NH3等離子體具有N摻雜、刻蝕和還原的作用。對于混合氣氛來說，例如：Ar/O₂、Ar/H₂和Ar/NH₃等等，其兼具兩種氣氛所擁有的特性。

近年來，等離子體處理制備催化劑的方法引起了越來越多的關注，在催化劑材料的合成和改性中得到了廣泛的應用。低溫等離子體具有高能量粒子，能激發、解離和電離材料表面的分子，有效地改變載體表面的化學結構。另一方面，反應體系接近室溫，可以使具有較高活化能的化學反應在相對溫和的條件下發生。與傳統的表面改性方法相比，低溫等離子體改性是一個干燥的過程，可以達到傳統化學方法難以達到的處理效果，該工藝還具有適用范圍廣、作用時間短、成本低等優點。與傳統的制備方法不同，在催化劑合成過程中，等離子體能夠起到雜原子摻雜、官能團化、表面蝕刻和氧化還原等作用，進而實現富缺陷、小粒徑、高分散的催化劑的制備。