随着石油资源的日趋短缺，加之环境保护要求日益严格，天然气作为优质、高效、清洁能源，也是石油化学工业宝贵的原料，其开发利用越来越受到重视。本文结合国家自然科学基金重点资助项目“高气压下强电场电离气体的方法及其应用研究”以及当前国际国内甲烷化学的研究热点，在友好的常温常压、无催化剂的条件下，采用介质阻挡强电离放电方式对原料气体CH₄和N₂的等离子体合成进行研究。 强电场电离放电在等离子体发生器中建立折合电场强度大于400Td，电子平均能量大于12eV，电子密度大于10¹⁵／cm³的放电电场。高能电子通过与CH₄和N₂发生非弹性碰撞，将气体激发、电离和离解成N、N₂⁺、CH₃、CH₂、CH、H等活性粒子，在等离子体反应腔内进行无任何环境污染的化学反应，再“定向装配”一步合成NH₃气态烃、液体燃料等高附加值的化工产品。通过改变单位面积放电功率、激励电压、放电频率、放电间隙等物理参数和气体的总流量、体积比、温度等工艺参数，考察其对甲烷转化和等离子体合成反应的影响规律。实验过程中用红外线分析仪、气相色谱仪和质谱仪检测合成产物。合成氨的浓度达到8000ppm，液体燃料的收率达20％，甲烷的转化率达90％。从收集到的液体燃料中检测出8种主要物质，分别为高级烯烃、炔烃、杂环化合物和多环有机物。 本实验采用的原料是自然界存在丰富的CH₄和N₂，在常温常压温和的反应条件下，不用任何催化剂，实现绿色合成氨和液体燃料，为天然气化工提供了一种低能耗的新技术，具有非常重要的学术和经济意义。