CN112275284A - 一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,包括以下步骤:S1、采用浸渍法或沉积‑沉淀法将金属前驱体负载于载体上,经清洗、干燥得到催化剂;S2、将所得催化剂置于等离子体发生装置中,在还原性气氛下,采用等离子体对催化剂进行预处理;S3、在氧化性气氛下,采用等离子体对催化剂进行活化处理;S4、活化处理后,在还原性气氛下,采用等离子体对催化剂进行处理,得到负载型金属催化剂。本发明方法利用不同气氛下放电产生的等离子体依次对负载型催化剂进行预处理、活化以及再处理,实现对金属纳米粒子与载体间相互作用的有效调变,在控制金属粒子尺寸的同时,显著增强纳米催化剂的稳定性。

Description

一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法
技术领域
本发明属于等离子体表面工程技术领域,具体涉及一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法。
背景技术
负载型纳米催化剂具有优异的催化性能,在环境与能源等领域的工业催化过程中扮演着重要的角色。通常,在高比表面积载体表面负载金属纳米粒子构成异相催化剂是一种常用而有效的提高催化活性的方法。然而,研究发现,金属纳米粒子与载体间相互作用对催化性能同样有着重要的影响。金属纳米粒子与载体的相互作用不仅能控制粒子尺寸,调控两者间的载流子效应,更是能否获得高稳定性纳米催化剂的关键所在。
目前,采用热处理方法制备负载型纳米催化剂的方式最为普遍。例如,采用还原性气氛高温处理负载型贵金属催化剂,可以使贵金属同载体间产生强相互作用(SMSI),有效地稳定贵金属粒子,从而解决催化剂生产不稳定的弊端。然而,该热处理方法在调控金属-载体间相互作用的同时,却牺牲了活性粒子的尺寸,贵金属纳米粒子易因高温导致团聚,进而造成活性降低。近年来,为了提高负载型纳米催化剂的催化活性,等离子体技术在催化剂制备方面的应用受到了普遍关注。因其非平衡特性(低温、高活性),等离子体处理过的催化剂通常能获得尺寸更小的金属粒子,因而活性较高。CN107008511A、CN103691428A、CN105032408A等专利文件中均采用等离子体技术得到具有较高活性的金属纳米粒子,即其优势在于还原得到小尺寸的金属纳米粒子,但该方法并不能做到对金属-载体间相互作用的调控,因此得到的催化剂在长期使用过程中的稳定性较差,这是限制其实际应用的关键因素。
发明内容
本发明针对以上问题的提出,而研究设计一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,来解决采用等离子体技术制备的催化剂的稳定性较差的缺点。本发明采用的技术手段如下:
一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,包括以下步骤:
S1、金属前驱体在载体的负载:采用浸渍法或沉积-沉淀法将金属前驱体(根据金属的种类可能是盐、酸或者碱)负载于载体上,采用酸性/中性/碱性溶液清洗,经干燥得到催化剂;
S2、催化剂预处理:将清洗后的催化剂置于等离子体发生装置中,以氢气或氢气与惰性气体组成的混合气体放电制造还原性气氛,采用等离子体对催化剂进行预处理;
S3、催化剂的表面活化:以氧气或氧气与惰性气体组成的混合气体放电制造的氧化性气氛,来代替步骤S2中的还原性气氛,采用等离子体对催化剂进行活化处理;
S4、金属纳米粒子与载体间相互作用的调控:活化处理后,以氢气或氢气与惰性气体的混合气体放电制造的还原性气氛,来代替步骤S3中的氧化性气氛,采用等离子体对催化剂进行进一步处理,得到负载型金属催化剂。
优选地,步骤S1中,金属前驱体为可溶金属盐,具体为可溶贵金属盐,载体为可还原金属氧化物,具体可为半导体金属氧化物。
优选地,步骤S1中,金属前驱体为第IB族与VIII族贵金属的可溶盐,载体为氧化铝、二氧化硅、氧化铈、二氧化钛等可还原性金属氧化物。金属前驱体可以是一种可溶金属盐或多种可溶金属盐的混合,载体可以是单一或复合金属氧化物。
优选地,步骤S1中,金属前驱体可等体积或过量浸渍于金属氧化物载体表面,也可以采用沉积沉淀方法将金属前驱体负载于金属氧化物载体表面。
优选地,步骤S1中,对浸渍法与沉积沉淀法得到的催化剂的清洗次数由清洗后的清洗液组分浓度决定,清洗液的组分浓度可采用化学滴定法确定,即每清洗一次后,采用AgNO3等溶液对清洗液进行滴定,直至无沉淀产生,说明此时清洗液中几乎不含溶质,可停止清洗,对应的清洗次数为最少清洗次数。
优选地,步骤S1中,金属前驱体溶液和清洗液的pH值均高于金属氧化物载体的等电点,但差值小于2。
优选地,步骤S2-S4中,等离子体发生装置通过介质阻挡放电或电晕放电产生等离子体,各步骤中放电处理时间均为1-30min。具体的,等离子体发生装置可以为介质阻挡或电晕放电反应器,装置结构为平板或线筒式,催化剂放置于放电反应器中心位置。
优选地,介质阻挡放电的供能电源为交流电源或脉冲电源,电晕放电的供能电源为直流电源或脉冲电源。所用交流电源频率为5-20kHz,施加电压为5-10kV,直流电源施加电压为3-12kV,脉冲电源的脉宽小于1000ns。
优选地,交流电源与直流电源的放电瞬时功率大于10W,脉冲电源的放电瞬时功率大于5kW。
优选地,脉冲电源的放电处理时间为5-15min。
优选地,步骤S2-S4中,惰性气体为氦气和氩气中的一种两种混合,还原性气氛和氧化性气氛均处于气体连续流动条件下,且空速为1000-300000h-1
优选地,步骤S2中,混合气体中氢气体积占比大于5%;步骤S3中,混合气体中氧气体积占比大于30%;步骤S4中,混合气体中氢气体积占比大于10%。
与现有技术比较,本发明所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法的有益效果为:
1、本发明通过将金属前驱体浸渍或沉积沉淀于金属氧化物载体表面制备催化剂,通过清洗法去除催化剂表面有毒有害物种,制备过程简单,操作方便,催化剂的制备可重复性高。
2、本发明先利用还原性等离子体预处理催化剂,然后采用氧化性等离子体活化催化剂,预处理与活化步骤的结合既保证了金属前驱体转变为尺寸可控的金属纳米粒子,还可以显著增强金属-载体界面处的配位不饱和度,提升催化剂的催化活性。
3、本发明最后步骤采用还原性等离子体调控金属纳米粒子与载体的相互作用,还原性气氛保证了金属纳米粒子价态稳定的同时还可以部分还原载体,产生金属-载体间的载流子效应以及载体对纳米粒子的铆定效应,避免催化剂使用过程中金属纳米粒子的表面迁移,这在确保催化剂活性的前提下又显著提升了其稳定性。
4、本发明中等离子体对金属前驱体的还原、活化以及金属-载体相互作用的调控均通过调节产生等离子体的放电气氛与瞬时功率实现,该调节方式灵活且针对性强,在有效还原金属前驱体以及精准调控金属-载体相互作用方面优势明显,突破了常规等离子体处理方法无选择性还原金属的缺陷。
5、本发明采用不同气氛等离子体的组合连续处理催化剂,较传统热还原调控金属-载体相互作用的方法更加高效、迅速,且处理过程能耗极低;该组合方法不仅可以还原得到金属纳米粒子,更重要的是能够突破常规等离子体处理所得催化剂稳定性差的局限性,通过改变金属-载体表界面性质并调变金属纳米粒子与载体间的相互作用特点来同时提升催化剂催化活性与稳定性。
6、本发明采用等离子体处理催化剂,处理装置造价低廉、装配简单,既适用于精细化工催化剂的制备,也易于大规模应用。
附图说明
图1是本发明实施例1中所得Au-Pt/TiO2复合纳米催化剂的CO脱除效果对比图。
图2是本发明实施例2中所得Au/CeO2催化剂的催化活性对比图。
图3是本发明实施例2中所得Au/CeO2催化剂在水汽转换反应实验前后的透射电镜图。
图4是本发明实施例3中所得Pd/Al2O3纳米催化剂进行乙炔选择性加氢反应实验的结果图。
具体实施方式
本发明提供一种能够有效调控金属纳米粒子与载体间相互作用的等离子体方法,该方法针对负载型金属纳米催化剂实施,其操作步骤如下:(1)采用浸渍或沉积沉淀方法将金属前驱体负载于载体表面;(2)采用还原性气氛等离子体预处理催化剂,去除金属前驱体残留于催化剂表面的毒化物种;(3)根据催化剂表界面性质的特点选择恰当的等离子体氧化气氛组成和瞬时放电功率,并进行催化剂的活化处理;(4)再利用还原性气氛等离子体处理活化后的催化剂,通过调变放电气氛组成、瞬时放电功率、作用时间等关键参数实现对金属纳米粒子与载体间相互作用的调控。
相较于常规金属-载体间相互作用的调控方法,该等离子体方法不仅能使负载型纳米催化剂获得更高的活性,且具有简便、灵活、快速、低能耗等优点,其主要原因在于等离子体的非平衡特性。对于负载型催化剂,金属前驱体须转变为载体表面的纳米粒子方能在催化反应中展现出高活性。常规处理方法虽能将前驱体还原为金属纳米粒子,但通常需要较为严苛复杂的工艺过程。例如,对于贵金属催化剂,液相还原法需浪费大量化学还原剂,经过较为繁琐的程序才能得到贵金属纳米粒子;热还原方法则要在较高温度的还原性气氛下还原金属前驱体,周期长且能耗高。相比之下,本发明中的等离子体方法过程十分简单,每个步骤催化剂所需的处理时间小于30min,处理工艺可瞬间启动,过程所需的平均功率小于10W,能耗极低。在预处理阶段,借助非平衡放电产生的高能电子等活性物种,可以实现金属前驱体的有效还原,且由于等离子体温度低,还原得到的纳米粒子尺寸更小。
更重要的是,较现有报道的催化剂等离子体制备方法,本发明所述的等离子体方法在调控金属纳米粒子与载体相互作用方面取得了突破,其根本原因在于本方法通过放电气氛、瞬时放电功率等关键参数的优化组合,实现了对负载型纳米催化剂表界面特性的精准调控。
常规的等离子体制备方法主要是停留在本发明中预处理阶段,其本质是实现金属前驱体向较小金属纳米粒子的转变,但是得到的金属纳米粒子因与载体的相互作用不强,稳定性差。虽然通过改变放电参数来增强等离子体的还原性可以实现载体对纳米粒子的部分包覆,但其缺点是增强了载体对纳米粒子的铆钉作用的同时却牺牲了纳米粒子的催化活性。为此,本发明的优化方案是:在预处理阶段,针对金属前驱体与载体的特性,通过调控放电功率、还原性气氛组成、处理时间等参数来控制金属前驱体的还原,从而在确保前驱体充分还原转变为纳米粒子的同时,避免对载体的还原。进一步地,利用氧化性气氛放电等离子体活化纳米催化剂,该步骤的主要作用是在金属纳米粒子与载体的界面处形成大量活性氧与氧空位,并通过增强纳米粒子与载体的作用增加金属-载体界面长度;由于活化过程中对氧含量以及瞬时功率的控制,该步骤在处理构造催化剂表界面结构性质时并不会影响金属纳米粒子的尺寸与化学价态。最后,采用还原性气氛放电等离子体再处理纳米催化剂,该步骤的作用是通过控制等离子体作用于界面处金属氧化物载体,局部微还原载体,实现载体对金属纳米粒子的可控包覆铆定以及两者间的电荷转移,进而达到有效调控金属纳米粒子与载体间的作用强度与载流子效应的作用。
实施例1:
一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,包括以下步骤:
a.称取5g氯金酸溶于500ml水中配制2.4×10-2mol/L的氯金酸标准溶液(金前驱体标准溶液),称取10mg氯化铂溶于100mL去离子水中配制3.77×10-3mol/L的硝酸铂溶液(铂前驱体溶液),称取1g氢氧化钠溶于50mL去离子水中配制0.5mol/L的氢氧化钠溶液;
b.称取2gTiO2(金红石与锐钛矿混晶)加入盛有100mL硝酸铂与氯金酸溶液(两者体积比为1:1)的烧杯中,在1000r/min的条件下混合均匀,使用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为8(大于TiO2等电点6),样品混合1小时,使金铂前驱体充分负载于TiO2表面;
c.使用去离子水对混合液进行超声水洗2次,至采用2.0×10-2mol/L的AgNO3溶液滴定无沉淀产生,以10000r/min的转速离心10min得到固体样品;
d.将所得固体样品置于烘箱中80℃干燥6h,得到Au-Pt/TiO2催化剂;
e.在介质阻挡放电反应器中,利用H2和Ar介质阻挡放电等离子体预处理Au-Pt/TiO2催化剂5min,气体流速为100mL/min,H2和Ar的体积比为1:5,放电反应器的供能电源为5kHz交流电源,输入功率为10W;
f.利用O2和Ar介质阻挡放电等离子体活化预处理后的Au-Pt/TiO2催化剂5min,气体流速为100mL/min,O2和Ar的体积比为3:2,放电反应器的供能电源为5kHz交流电源,输入功率为15W;
g.利用H2和Ar介质阻挡放电等离子体再处理活化后的Au-Pt/TiO2催化剂7min,气体流速为100mL/min,H2和Ar的体积比为1:9,供能电源为5kHz交流电源,输入功率为15W,得到Au-Pt/TiO2复合纳米催化剂。
对实施例1中所得Au-Pt/TiO2复合纳米催化剂进行CO的催化氧化脱除性能评价实验,实验条件如下:1vol%CO、20vol%O2与79vol%N2组成的气体以100000h-1的空速单程流经Au-Pt/TiO2催化剂表面。作为对比研究,通过300℃焙烧处理与H2等离子体处理的催化剂也在同样条件下进行了测试评价,所得结果如图1所示。
结果表明,经等离子体调控处理后的Au-Pt/TiO2催化剂能展现最高的CO转化率(85%),同样条件下,常规H2等离子体处理的催化剂活性为70%,传统焙烧处理的催化剂活性为45%,而未经处理的催化剂活性仅为7%。等离子体调控后的催化剂能获得最高活性是由于Au与Pt纳米粒子同TiO2间的相互作用得到了有效调控。如图1所示,因金属纳米粒子与TiO2载体间适宜的相互作用,相同条件下反应物CO在等离子体调控的Au-Pt/TiO2表面吸附量显著增加。
实施例2:
a.称取2g氯金酸溶于200ml水中配制2.4×10-2mol/L的氯金酸标准溶液(金前驱体标准溶液);
b.称取2gCeO2粉体加入盛有20mL浓度一定的氯金酸溶液烧杯中,实现氯金酸溶液对载体的浸渍,并将样品静置12小时,使金前驱体充分负载于CeO2
c.对所得浸渍品进行碱性溶液与中性溶液(去离子水)的交替洗涤,洗涤重复两次以上,至采用2.0×10-2mol/L AgNO3溶液滴定无沉淀产生为止;碱性溶液的pH需满足≥8(高于CeO2粉体的等电点7.6);每次洗涤后需超声处理10min,随后离心10min得到固体样品;
d.将洗涤后的固体样品置于烘箱中80℃干燥12h,得到Au/CeO2催化剂;
e.在介质阻挡放电反应器中,利用H2和He介质阻挡放电等离子体预处理Au/CeO2催化剂10min,气体流速为300mL/min,H2和He的体积比为3:7,放电反应器的供能电源为5kHz交流电源,输入功率为15W;
f.利用O2介质阻挡放电等离子体活化预处理后的Au/CeO2催化剂10min,气体流速为200mL/min,放电反应器的供能电源为2kHz交流电源,输入功率为10W;
g.利用H2和Ar介质阻挡放电等离子体再处理活化后的Au/CeO2催化剂5min,气体流速为200mL/min,H2和Ar的体积比为1:4,放电反应器的供能电源为10kHz交流电源,输入功率为10W,得到Au/CeO2纳米催化剂。
对实施例2中所得Au/CeO2纳米催化剂进行水汽转换反应实验,实验条件如下:将0.5gAu/CeO2纳米催化剂置于管式反应器中,然后在He气氛(100mL/min)下将反应器温度升至150℃,待反应器稳定30min后,将反应气(85vol%He,5vol%CO,10vol%H2O)通入反应器,反应气流量为100mL/min。作为对比研究,通过300℃焙烧处理与O2等离子体处理的催化剂也在同样条件下进行了测试评价,所得结果如图2与图3所示。
图2结果表明,经等离子体调控处理后的Au/CeO2催化剂不仅能展现最高催化活性(60%的H2O转变为H2),而且在此反应温度下稳定性极高,连续运行100h催化剂性能无明显衰减。这意味着经等离子体调控处理的Au催化剂在活性与稳定性上均取得巨大突破。我们知道,纳米Au催化剂的稳定性是困扰其应用的难题,正如对比实验所给出的结果,同样条件下,常规O2等离子体处理的催化剂活性较高(H2O转化率为50%),但在反应运行30min后活性即衰减至30%以下;传统焙烧处理的催化剂活性低于15%,且随反应时间延长活性持续降低(40h后几乎无活性)。实施例2中经等离子体调控后的Au/CeO2催化剂的Au与CeO2间相互作用得到了有效调控,在增加高活性界面的同时使载体有效铆定了纳米Au粒子,故稳定性也得到改善。如图3所示,实施例2中调控处理的Au/CeO2催化剂在反应前后的透射电镜图证明了其Au纳米粒子的优异稳定性。
实施例3:
a.称取1g氯化钯溶于200ml水中配制3×10-2mol/L的硝酸标准溶液(钯前驱体标准溶液),称取1g氢氧化钠溶于50ml去离子水中配制0.5mol/L的氢氧化钠溶液;
b.称取2gγ-Al2O3加入盛有60ml氯化钯溶液的烧杯中,在1000r/min的条件下混合均匀,使用0.5mol/L的氢氧化钠溶液将调节pH值为9,样品混合1小时,使钯前驱体沉积沉淀于γ-Al2O3表面;
c.使用pH值为9的氢氧化钠溶液与去离子水对沉积沉淀后的样品进行交替洗涤,洗涤进行2次以上,至采用2.0×10-2mol/L的AgNO3溶液滴定无沉淀产生,滤去洗涤液得到固体样品;
d.将所得固体样品置于烘箱中70℃干燥10h,得到Pd/Al2O3催化剂;
e.利用H2等离子体预处理Pd/Al2O3催化剂15min,气体流速为100mL/min,供能电源为方波脉冲电源,输入电压为10kV,脉宽为800ns;
f.利用O2和Ar等离子体活化预处理后的Pd/Al2O3催化剂30min,气体流速100mL/min,O2和Ar的体积比3:7,供能方波脉冲电源,输入电压为9kV,脉宽为500ns;
g.利用H2等离子体再处理活化后的Pd/Al2O3催化剂10min,气体流速300mL/min,供能电源为尖波脉冲电源,输入峰值电压为10kV,脉宽为1000ns。
对实施例3中的Pd/Al2O3纳米催化剂进行乙炔选择性加氢反应实验,实验条件如下:将0.3gPd/Al2O3纳米催化剂置于反应器中,然后在40℃与N2气氛(200mL/min)下稳定30min后,将反应气(1vol%C2H2,3vol%H2,31vol%H2O,65vol%N2)通入反应器,反应空速为200000mL/h/g。作为对比研究,通过H2气氛200℃还原处理以及H2和Ar(体积比为3:7)等离子体处理的催化剂也在同样条件下进行了测试评价。
所得结果如图4所示,经等离子体调控处理后的Pd/Al2O3催化剂在此反应温度下不仅能展现最高催化活性(97%的C2H2转化率),而且C2H4的选择性高达91%,反应连续运行48h催化剂性能无显著衰减。这说明经等离子体调控的处理的Pd纳米催化剂在活性与选择性上均有显著提升。一般地,纳米Pd催化剂在用于乙炔加氢反应中很难同时获得高转化率与选择性。例如,同样反应条件下,常规H2热还原的催化剂活性与选择性均较低(C2H2转化率与C2H4选择性为62%与57%);H2和Ar(体积比为3:7)等离子体处理的Pd催化剂虽然活性较高(C2H2转化率为92%),但C2H4选择性较低为75%。此外,从催化剂在乙炔加氢反应中的稳定性来看,经等离子体调控处理的Pd/Al2O3纳米催化剂也远优于另外两种催化剂。实施例3中等离子体调控后的Pd/Al2O3催化剂所具有的优势是其Pd粒子与Al2O3载体间的独特的相互作用。经该发明方法的调控处理,Pd纳米粒子能展现出对乙炔的优异的吸附活化能力,这利于获得高活性;同时金属-载体界面处具有较强的相互作用,这使初步加氢得到的乙烯在界面处吸附能力变弱,来不及进一步加氢为乙烷就迅速离开活性位,因此反应乙烯选择性显著提升。相比之下,常规处理的Pd/Al2O3催化剂则很难同时兼顾活性与选择性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、金属前驱体在载体的负载:采用浸渍法或沉积-沉淀法将金属前驱体负载于载体上,经清洗、干燥得到催化剂;
S2、催化剂预处理:将所得催化剂置于等离子体发生装置中,在氢气或氢气与惰性气体组成的混合气体气氛中,采用等离子体对催化剂进行预处理;
S3、催化剂的表面活化:在氧气或氧气与惰性气体组成的混合气体气氛中,采用等离子体对催化剂进行活化处理;
S4、金属纳米粒子与载体间相互作用的调控:活化处理后,在氢气或氢气与惰性气体的混合气体气氛中,采用等离子体对催化剂进行进一步处理,得到负载型金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:步骤S1中,金属前驱体为可溶金属盐,载体为金属氧化物。
3.根据权利要求2所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:步骤S1中,金属前驱体为第IB族与VIII族贵金属的可溶盐,载体为氧化铝、二氧化硅、氧化铈、二氧化钛中的一种或两种以上。
4.根据权利要求2或3所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:步骤S1中,金属前驱体溶液的pH值高于金属氧化物载体的等电点,但差值小于2。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:步骤S2-S4中,等离子体发生装置通过介质阻挡放电或电晕放电产生等离子体,各步骤中放电处理时间均为1-30min。
6.根据权利要求5所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:介质阻挡放电的供能电源为交流电源或脉冲电源,电晕放电的供能电源为直流电源或脉冲电源,交流电源频率为5-20kHz,施加电压为5-10kV,直流电源施加电压为3-12kV,脉冲电源的脉宽小于1000ns。
7.根据权利要求5或6所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:交流电源与直流电源的放电瞬时功率大于10W,脉冲电源的放电瞬时功率大于5kW。
8.根据权利要求7所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:脉冲电源的放电处理时间为5-15min。
9.根据权利要求1所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:步骤S2-S4中,惰性气体为氦气和氩气中的一种两种混合,还原性气氛和氧化性气氛均处于气体连续流动条件下,且空速为1000-300000h-1
10.根据权利要求9所述的一种等离子体调控金属纳米粒子与载体间相互作用的方法,其特征在于:步骤S2中,混合气体中氢气体积占比大于5%;步骤S3中,混合气体中氧气体积占比大于30%;步骤S4中,混合气体中氢气体积占比大于10%。
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