[实用新型]低温等离子体放电产生瞬态自由基的捕集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低温等离子体放电产生瞬态自由基的捕集装置。

背景技术

自由基是许多化学反应过程的中间体，这些活性有机反应碎片或反应中间体的分离和鉴定对于理解和证明反应机理非常重要。但是由于它的性质非常活泼，寿命及其短暂(ns级)，可能很快经历进一步的氧化还原反应而生成反磁性物质，因此有效的捕集自由基是研究工作的重点和难点。

低温等离子体放电治理废气或化学合成的过程主要是高压电晕激发气体分子产生自由基等强氧化性物质作用于治理废气或化学合成中的化合物。因此，准确的捕集等离子体反应中产生的瞬态自由基对于研究低温等离子体反应的机理起到至关重要的作用。

目前，自由基的捕集方法主要利用其强氧化性以及其它特性(如络合反应、诱导发光反应等)，可以使一些物质产生结构、性质和颜色的改变，这些改变可以利用某种分析方法，如高效液相色谱、分光光度计、激光诱导荧光计等检测到，利用这一原理可以进行自由基的间接测定。例如：水杨酸作为捕集剂，OH攻击水杨酸生成2，3一二羟基苯甲酸(2，3-DHBA)和2，5一二羟基苯甲酸(2，5一DHBA)，利用高效液相色谱(HPLC)分离，运用UV或是电化学的方法来分析，可直接检测2，3一DHBA和2，5-DHBA，从而间接推测·OH的含量，利用类似原理的捕集剂还有异丙醇、安息香酸、二甲基亚砜、苯酚等；亚甲兰(MB)、溴邻苯三酚红(BPR)、茜素紫、邻二氮菲-Fe、Fe-菲咯啉络合物和NPG等做为捕集剂可与自由基反应而发生分子轨道上电子能级间的跃迁，产生分子吸收光谱，利用分光光度计检测；利用酵母为发光捕集剂，鲁米诺为光强放大剂，可通过测量捕集剂捕集自由基反应前后的发光强度变化来推算自由基的量。

上述的几种方法都运用了某种自由基与捕集剂发生化学反应，从而达到间接测量自由基的目的。因为它的反应过程比较复杂，有很多的中间产物与支线产物，很多情况下并不能准确定性自由基，测定结果也常受到很多干扰，例如，可与捕集剂发生反应的物质有时有多种，以上方法得到的检测结果是否为自由基与其的反应产物还有待确定，在自由基的准确定性与定量方面仍显不足。

六十年代发展的自旋捕集技术在光化学、电化学、高聚物及生物学领域中已得到广泛的应用。其原理是用一种反磁性化合物(自旋捕集剂)与不稳定的自由基反应产生一种相当稳定的可用ESR检测的自由基.一般称之为自旋加合物。人们可以从自旋加合物的ESR常数(如超精细偶合常数、g因子)来研究自由基的结构，通过自旋加合物产生的特征ESR谱线形态来确定自由基的种类，谱线信号的强度确定其含量。所采用的自旋捕集剂具有很强的选择性，与特定种类的自由基生成相对稳定的特征自旋加合物，显示出特征谱线。另外，一种自旋捕集剂通常可与多种自由基反应，在ESR仪器种显示出不同形状的特征谱线，是多种自由基定性、定量最为准确快速的方法之一。

但是，以上各种捕集技术均是对液相中自由基进行捕集和检测，国内外对于气相自由基的捕集方法鲜有报道，特别是低温等离子体反应中产生的多种瞬态气相自由基。在大气化学中，主要采用激光荧光光谱和长光程吸收光谱法，这些方法对自由基发生器和检测仪器的匹配要求较高，操作复杂，所测得的谱线复杂且较难辨认，定量困难，导致其应用受到很大限制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种低温等离子体放电产生瞬态自由基的捕集装置，该装置可以准确的捕集到低温等离子体反应中产生的多种瞬态气相自由基。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

包括高压直流电源、上壁开有出气口的筒状绝缘外壳、旋转喷嘴式中空金属电晕极、圆柱状金属网接地极、盛有自由基自旋捕集剂溶液的绝缘容器和筒状绝缘外壳上盖组成。筒状绝缘外壳内壁装有圆柱状金属网接地极，旋转喷嘴式金属电晕极装在金属网状接地极中心，并固定在筒状绝缘外壳上盖上，旋转喷嘴式金属电晕极的下端与金属网状接地极下端处于同一水平面，盛有自由基自旋捕集剂溶液的绝缘容器放置于反应器底部，高压直流电源的正极接旋转喷嘴式金属电晕极，负极接地。

所述的旋转喷嘴式中空金属电晕极，其圆柱表面均布有中空的金属喷嘴，中空的金属喷嘴与旋转喷嘴式中空金属电晕极相连通，中空的金属喷嘴在旋转喷嘴式中空金属电晕极的径向呈圆周等角度均布，轴向呈螺旋或多螺旋结构。