《表2 放电功率对应的折合电场强度及平均电子能量》

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《O_2介质阻挡放电微等离子体制备O_3》

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图6为放电功率对O3浓度及能量产率的影响。放电功率由5.0 W提高到7.9 W，臭氧浓度大幅提升，达到121.8 g/m3；继续提高放电功率，臭氧浓度急剧降低，当放电功率为12.9 W时臭氧浓度仅为91.4g/m3。在放电功率增大的整个过程中，能量产率始终保持单调降低的趋势。表2列出了放电功率对应的反应空间的折合电场强度及平均电子能量。可见放电功率从5.0 W升高到12.9 W，放电空间的E/N提高了117.4 Td，平均电子能量增加了2.22 eV。由图7（a）可以看出，随着E/N的增大，能量>8.4 eV的高能电子的比例逐渐增大，这有利于O2的分解促进O3的生成。由图7（b）可以看出，随着放电功率的增加，能量密度SEI线性增加，反应器温度升高，在实验条件下对O3生成的影响较少。造成臭氧浓度先增加后减小的主要原因是E/N的增加使得高能电子的比例增加，这有利于O2的分解，进而促进O3的生成，但同时，也会促进臭氧的分解。当放电功率从5.0 W增加到7.9 W时，放电空间E/N的增加对O3生成的促进作用占主导，O3浓度提高；而当放电功率继续增大至12.9 W时，虽然折合电场强度及能量密度增加，但对进一步促进O2分解意义较小，此时增加放电功率对O3分解的促进作用大于其对O2分解的促进作用，即此时O3的分解速率大于生成速率，O3浓度降低。此外，增加放电功率会导致更多的能量以热量的形式散失，用于等离子体反应的有效能量减少，导致能量产率随放电功率的增加而降低。为同时获得较高的臭氧浓度，并使能量利用最大化，较合适的放电功率为（6.7±0.2）W，对应的O3浓度为120.6 g/m3，能量产率为89.9 g/（kW·h）。