光催化的“阿喀琉斯之踵” 

常见的光催化反应包括光催化分解水反应、光催化二氧化碳还原反应、光催化双氧水合成反应、光催化合成氨反应和光催化甲烷氧化反应。其中N₂中的N≡N键能约为946 kJ/mol(约9.8 eV)，H₂O中的H-O键能467 kJ/mol(约4.84 eV)，O₂中的O=O键能497 kJ/mol(约5.15 eV)，CO₂中的C=O键能约为806 kJ/mol(约8.35 eV)，CH₄中的C-H键能415 kJ/mol(约4.3 eV)。由于原料分子具有较高的键能，导致光催化转化反应效率受到限制^[1-3]。

等离子体：打破瓶颈的 “能量钥匙”

等离子体因其中富含的高能活性物种而已被广泛应用于催化反应领域。如介质阻挡放电等离子体的电子温度可达1~30 eV，电离度10¹²~10¹⁵ cm⁻³，气体温度200~500 K^[4]。室温下便可将N₂、H₂O、CO₂、CH₄活化转化成活性中间体，结合光催化剂中的光生电子进行转化，有望提高光催化反应效率。

 两种协同模式，各有千秋 

等离子体与其他能量场协同的模式有两种，一体式协同催化和分段式串联催化。

• 一体式协同催化模式即催化剂直接放置在等离子体放电区域内部，等离子体放电与催化反应在同一空间内同时发生，反应物同时受到等离子体和催化剂的双重作用。

• 分段式串联催化模式为等离子体放电区与催化反应区在空间上完全分离，反应物先通过等离子体区被活化产生活性物种，随后进入下游独立的催化床层发生进一步反应。

一体式的核心优势是存在强相互作用，等离子体与催化剂相互影响、相互促进，产生 “1+1>2” 的协同效应；分段串联模式中，等离子体与催化剂之间几乎没有相互作用，仅通过长寿命活性物种传递能量。

伟德源自英国1946解决方案

顶照式等离子体 - 光催化平板反应器

介质阻挡放电等离子体的反应器主要有两种，分别为管式反应器和板式反应器。管式反应器由1根金属电极棒作高压电极，一层金属网/片做低压电极，介质层可以是一层或两层石英/刚玉套管；板式反应器2片金属片作高压电极和低压电极，介质层可以是一层或两层石英/刚玉片，示意图如下：

管式反应器的电场沿径向均匀辐射，无明显的电场集中区域，无边缘效应；可实现多管并联，具有工程放大的潜力；易于与管式炉结合，进行等离子体与热协同催化；但只能采用侧照方式，光散射严重、背光面无效区、光照面积有限等因素导致管式反应器难于与光催化协同。

为了实现等离子体与光催化协同，伟德源自英国1946采用了具有放电更加均匀、能量利用率更高、装填催化剂更便捷等特点的板式反应器结构，最大程度保证反应区域光强度和光照面积，可进行多场协同催化反应，亦可兼容催化剂的合成/处理。并在电极底部设置加热装置，可实现光、热、等离子体的任意组合。反应器有效光照面积50×50 mm，最高加热温度300℃，气体放电间隙3 mm。兼容分段式预活化+催化和一体式协同催化两种反应方式。

光与等离子体协同催化研究的前沿装备——PLR-MPPT-X等离子体诱导光催化反应活性测试平台。这是从单一光场到多场协同的突破！