ТӨМЕН ҚЫСЫМДА НИКЕЛЬ КӨБІГІ БАР КЕЗДЕ AR/CH₄ ҚОСПАСЫНДАҒЫ RF-DBD РАЗРЯДЫН ЗЕРТТЕУ

Бұл жұмыста никель көбігінің 0,5 Торр төмен қысымда аргон-метан қоспасындағы RF-DBD разрядының құрылымы мен қасиеттеріне әсері зерттелді. Берілген қуаттың, газ ағынының және никель көбігі мен радиожиілікті (РЖ) электрод арасындағы қашықтықтың өзгеруі бойынша эксперименттер жүргізілді. Катализатор болған жағдайда плазма қуатының артуы және метан газы ағынының өзгеруі кварц түтігіндегі плазманың жарқырау ұзындығының айтарлықтай қысқаруына әкелетіні анықталды. Катализатор мен радиожиілікті электрод арасындағы қашықтықтың ұлғаюы катализатордан кейінгі аймақта плазманы ұстап тұру мүмкіндігін төмендететіні көрсетілді. Оптикалық эмиссиялық спектрлерді талдау нәтижесінде катализатордан кейін көміртегі бар радикалдардың, атомдық және молекулалық сутектің қарқындылығының төмендеуі байқалды, бұл оның плазмалық-каталитикалық процестерге белсенді қатысатынын көрсетеді. Раман талдауы никель көбігі бетінде аморфты көміртегі шөгінділерінің түзілетінін растады. Никель көбігі разрядтың RF-DBD құрылымын өзгертіп қана қоймай, плазмадағы белсенді бөлшектердің таралуына елеулі әсер етіп, плазмалық-каталитикалық реакциялардың жүру жағдайларын өзгертетіні анықталды. Алынған нәтижелер кеуекті металл катализаторымен төмен температуралы плазманың өзара әрекеттесу механизмдерін тереңірек түсінуге мүмкіндік береді және көмірсутек газдарын конверсиялауға арналған тиімді плазмалық-каталитикалық жүйелерді әзірлеуде қолданылуы мүмкін.

1. Wang, N., Otor, H.O., Rivera-Castro, G., and Hicks, J.C. Plasma Catalysis for Hydrogen Production: A Bright Future for Decarbonization. ACS Catalysis, 14, 6749–6798 (2024). https://doi.org/10.1021/acscatal.3c05434

2. Bogaerts, A., Centi, G., Hessel, V., and Rebrov, E. Perspectives and Emerging Trends in Plasma Catalysis: Facing the Challenge of Chemical Production Electrification. ChemCatChem, 17, e202401938 (2025). https://doi.org/10.1002/cctc.202401938

3. Chen, X., Kim, H.-H., and Nozaki, T. Plasma Catalytic Technology for CH₄ and CO₂ Conversion: A Review Highlighting Fluidized-Bed Plasma Reactor. Plasma Processes and Polymers, 21, e2200207 (2024). https://doi.org/10.1002/ppap.202200207

4. Bogaerts, A., and Neyts, E.C. Plasma Technology: An Emerging Technology for Energy Storage. ACS Energy Letters, 3, 1013–1027 (2018). https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b00184

5. Snoeckx, R., and Bogaerts, A. Plasma Technology – A Novel Solution for CO₂ Conversion? Chemical Society Reviews, 46, 5805–5863 (2017). https://doi.org/10.1039/C6CS00066E

6. Onaibergenov, Z., Abdrakhmanov, A., Orazbayev, S., Ramazanov, T., and Utegenov, A. Investigation of the Temperature of Electrons in a Glow Discharge Plasma at Direct Current Ar and Ar/C₂H₂. Recent Contributions to Physics, 90 (2024).

7. Almasbek, U. et al. On the Peculiarities of Nanomaterials Synthesis in DC Glow Discharge Plasma. Contributions to Plasma Physics, 65 (2025). https://doi.org/10.1002/ctpp.70039

8. Orazbayev, S.A. et al. The Diagnostics of Dusty Plasma in RF Discharge by Two Different Methods. Contributions to Plasma Physics, 53, 436–441 (2013). https://doi.org/10.1002/ctpp.201200123

9. Kyrykbay, B., Ussenkhan, S., Utegenov, A. et al. Enhancing Oil-Water Separation Efficiency via Scalable Fabrication of Wear-Resistant and Eco-Friendly Superhydrophobic Surfaces. npj Clean Water, 9, 12 (2026). https://doi.org/10.1038/s41545-025-00544-5

10. Ongaibergenov, Z. et al. Diagnostics and Characterization of Nanoparticles in Dusty Glow Discharge Plasma. Scientific Reports, 15 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-22182-0

11. Hameed, S., and Comini, E. Methane Conversion for Hydrogen Production: Technologies for a Sustainable Future. Sustainable Energy and Fuels, 8, 670–683 (2024). https://doi.org/10.1039/d3se00972f

12. Bogaerts, A. et al. The 2020 Plasma Catalysis Roadmap. Journal of Physics D: Applied Physics, 53 (2020). https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab9048

13. Gershman, S. et al. Decomposition of Methane Diluted with Inert Gas in an RF Discharge Cell. Journal of Physics D: Applied Physics (2025). https://doi.org/10.1088/1361-6463/ae2927

14. Ganjovi, A. et al. Method for Hydrogen Production by Methane Cracking Using Vacuum Plasma. Surface and Coatings Technology, 512 (2025). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.132393

15. Ivanov, V.A. Superposition of Low-Pressure DBD and RF Induction Discharge for Spectroscopic Study of Dissociative Recombination in Decaying Plasma. Plasma Sources Science and Technology, 29 (2020). https://doi.org/10.1088/1361-6595/ab7f4c

16. Harilal, S.S. et al. Optical Emission Studies of C₂ Species in Laser-Produced Plasma from Carbon. Journal of Physics D: Applied Physics, 30, 1703 (1997). https://doi.org/10.1088/0022-3727/30/12/003

17. Zudov, V.N. Spectral Characteristics of Optical Discharge in a High-Speed Methane–Air Jet. Technical Physics Letters, 43, 551–553 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063785017060281

18. Marinov, S. et al. Double-Discharge Plasma System for Deposition of Carbon Nanostructures. Journal of Physics: Conference Series, 2240, 012020 (2022). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2240/1/012020

19. Vera, L.P. et al. Spectroscopic Study of Emission Coal Mineral Plasma Produced by Laser Ablation. Journal of Physics: Conference Series, 511, 012063 (2014). https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012063

20. Avtaeva, S.V., and Lapochkina, T.M. Characteristics of Molecular Hydrogen and CH* Radicals in a Methane Plasma in a Magnetically Enhanced Capacitive RF Discharge. Plasma Physics Reports, 33, 774–785 (2007). https://doi.org/10.1134/S1063780X07090073

21. He, Y., Jang, W.L., and Timmons, R.B. Catalyzed Conversion of Acetylene to Higher Hydrocarbons. Energy & Fuels, 5, 613–614 (1991). https://doi.org/10.1021/ef00028a016