等离子体是不同于固体、液体和气体的物质第四态。在等离子体中，通过电离所产生的离子、电子、自由基和激发活性物质，都是以高能态的形式存在，因这种气体的正电荷总量与负电荷总量在数值上相等，故称为等离子体。

低温等离子改性技术在催化剂制备中的应用

等离子体作为制备和改性材料的重要技术手段，得到了广泛的电化学应用。在等离子体中，主要以高能态形式存在的大量活性粒子如离子、电子、激发态的原子和分子及自由基等，可以有效地合成或修饰催化剂。传统的化学表面改性方法主要通过酸性溶液或表面活性剂进行预处理，这些方法复杂、耗时、污染且难以控制处理效果，甚至会破坏结构的完整性。此外，传统的合成方法也具有一定的复杂耗时等缺点。与传统的化学表面改性技术和合成技术相比，低温等离子体改性技术具有如下优点：（1）低温等离子体具有高能粒子，能激发、解离和电离材料表面的分子，有效地改变基体表面的化学结构；（2）反应体系接近室温，可以使具有较高活化能的化学反应在相对温和的条件下发生；（3）低温等离子体改性安全环保，并避免使用一些有毒和危险的化学品。同时，它消除了干燥、废水处理或其他附加过程，并且没有固体/气体废物的产生；（4）低温等离子体处理的载体表面性能明显改善，对材料的物理结构没有破坏性影响；（5）适用范围广、作用时间短、成本低等优点。因此低温等离子体被广泛应用于催化剂的表面改性和合成。

低温等离子体被应用于催化剂的表面改性如等离子表面刻蚀、等离子体掺杂和等离子官能团化等。等离子体的气氛对材料的表面改性具有非常大的影响，常用的等离子气氛包括氩气（Ar）、氮气（N₂）、氧气（O₂）、氢气（H₂）、氨气（NH₃）、空气以及一些混合气氛。Ar等离子体的主要作用是刻蚀和剥离，从而产生更多的缺陷，增加活性位点，此外还拥有一定的N、O掺杂能力；N₂等离子体的主要作用是N掺杂且具有一定的刻蚀能力，实现N掺杂和富缺陷材料的制备；O₂等离子体主要是起氧化和刻蚀的作用；H₂等离子体具有刻蚀和还原的作用；NH3等离子体具有N掺杂、刻蚀和还原的作用。对于混合气氛来说，例如：Ar/O₂、Ar/H₂和Ar/NH₃等等，其兼具两种气氛所拥有的特性。

近年来，等离子体处理制备催化剂的方法引起了越来越多的关注，在催化剂材料的合成和改性中得到了广泛的应用。低温等离子体具有高能量粒子，能激发、解离和电离材料表面的分子，有效地改变载体表面的化学结构。另一方面，反应体系接近室温，可以使具有较高活化能的化学反应在相对温和的条件下发生。与传统的表面改性方法相比，低温等离子体改性是一个干燥的过程，可以达到传统化学方法难以达到的处理效果，该工艺还具有适用范围广、作用时间短、成本低等优点。与传统的制备方法不同，在催化剂合成过程中，等离子体能够起到杂原子掺杂、官能团化、表面蚀刻和氧化还原等作用，进而实现富缺陷、小粒径、高分散的催化剂的制备。