化石燃料的密集使用不仅威胁到世界能源安全，生产过程中温室气体的大量排放还造成严重的环境污染。世界范围内引起了发展绿色、清洁、可持续的新型固氮技术的呼声。等离子体固氮反应途径中，化石燃料的需求大幅降低；又因其独特的理化特性，理论上可以在较低的能耗之下合成氮肥。
在本课题组的工作中，提出了使用空气等离子体捕获挥发氨生成高含氮的氮肥——NH4NO3的思路，从新的角度降低等离子体固氮的能耗，而且可以有效的减轻农业氨排放导致的大气污染（Yu Zhu, Zilan Xiong*, Mengqi Li, Xingyu Chen, Chen Lu, Zhenping Zou.Investigation of NH4NO3 formation by air plasma and wasted ammonia.Plasma Processes and Polymers, 2021;e2000223.封面文章）；还通过比较不同的固氮方式对影响固氮能耗的因素做了系统研究和优化，并开发了一种以可见光图像分析为基础的检测方法，胜任于固氮应用中物质的测量（Zhenping Zou, Rui Han, Chen Lu, Zilan Xiong*. Detection of long‐lived species in plasma‐activated water, based on digital colorimetry. Plasma Process Polym.2020;e2000139.封面文章）。
|
|
等离子体固氮方向发表封面文章
大气压低温等离子体在对生物组织进行处理时，不仅能在有效作用的同时，还能几乎不造成生物组织的损伤，因而在生物医学领域得到了广泛的研究。本实验室长期以来在病菌灭活、口腔医学、止血凝血、生物材料处理等方面开展了大量研究工作。特别地，本实验室采用表面放电等离子体源对灰指甲疾病开展了相关系列研究工作，取得了较好的实验和临床效果。（Plasma Treatment of Onychomycosis ，Xiong, ZL ; Roe, J ; Grammer, TC; Graves, Graves, David B. Source: PLASMA PROCESSES AND POLYMERS Volume: 13 Issue: 6 Pages: 588-597 .封面文章）；另外，本实验室采用表面放电等离子体源对脱细胞猪心瓣膜进行改性处理，使其力学性能提升了将近50%。（ Chen Lu, Jinchi Dai, Nianguo Dong, Yu Zhu, Zilan Xiong*. Investigation of air plasma generated by surface microdischarge for decellularized porcine aortic valve leaflets modification: Plasma Process and Polymers, Vol. 17, Num. 9, Sep,2020.封面文章）
本实验室还探究了低温大气等离子体对黑素细胞祖细胞分化的影响，等离子体射流产生的一氧化氮可以促进细胞分化，为脱色性疾病的治疗提供了一种创新策略。（Xiao-qi Nie, Yu-han Li, Ting Zhou, Chen Lu, Dong Li, Zi-lan Xiong, Yun-hua Deng. (2022) Effect of An Atmospheric Plasma Jet on the Differentiation of Melanoblast Progenitor. Current Medical Science 42:3, pages 629-634.）
相比于高温等离子体，低温等离子体中粒子能量远高于材料表面化学键结合能，足以使化学键断裂；同时低温等离子体热容量与电子密度均较低，其整体温度接近于室温，不会对材料造成热损伤，非常适合对热敏性和脆性材料的表面处理，如纺织材料和生物医用材料等。本实验室在等离子体材料改性方面做了相关研究，对脉冲磁体加固纤维和储能电池材料进行改性，提升了材料性能。
