固氮是一种极其重要的化学过程。目前,高能耗和高碳排放的哈伯-博施（H-B）合成氨工艺在工业固氮中占主导地位,其中相当大一部分合成氨作为含氮中间体原料,进一步升级制备含氮有机化合物。苯胺和二苯胺等芳香胺是一类重要的含氮化学品和中间体原料,工业制备主要基于高温高压的多步骤路线,所用氮源最终依赖于哈伯-博施工艺合成氨,相关整个工业链条存在高能耗、污染排放以及装置成本较高等问题。因此,发展以氮气为氮源的C-N偶联方法,合成含氮有机物如芳胺类化合物,具有重要的理论和实际意义。基于非热等离子体装置简单、反应条件温和、参数灵活可控等特性,本论文成功实现了基于非热等离子体的苯衍生物与氮气偶合反应,并结合在线质谱技术、光谱和电学分析,对反应机理进行了探索,主要工作及研究结果如下:（1）设计了电晕放电电离原理的大气压化学电离源-质谱（APCI-MS）,并基于此离子源观察了含氮中间体的生成过程。利用自主搭建的APCI-MS的顶空进样在线装置,对精心选择的多种苯系物的含氮中间体进行实时检测,成功证明了在大气压放电条件下的苯系物和氮气能够有效生成芳基重氮离子（Ar N2+）,提出了芳基正离子捕获基态分子N2生成Ar N2+有效的通道机理。确定最优的检测条件,发现了单分子离子异构化现象,并揭示了空间位阻等因素对含氮中间体生成的影响。为进一步的有机固氮研究提供了动力学基础。（2）基于以上等离子体气态反应动力学的研究基础,首次成功实现了在等离子体作用下直接利用苯和氮气为原料合成芳胺的目标。为改善非热等离子体气相反应的产物分解等问题,创新性提出了非热等离子体气-液界面有机固氮。通过超高效液相色谱-高分辨质谱（UPLC-HRMS）对含有不同种类芳胺的产物进行了验证,并对放电条件进行优化。进一步通过填充介质材料和筛选促进剂,调控等离子体放电特性,提高氮活性物种的浓度,芳胺产物的产率有效提高至44.9%。通过电学表征和光谱测量等手段,解释了有效氮活性物种的产生通道及其与苯的相互作用机制。初步提出了氮分子亚稳态激发态和氮正离子参与的两种反应通道。本论文所发展的基于等离子体的胺化反应可以在常温常压下快速实现,具有装置简单、即开即关、易于和间歇性清洁电力整合的优势。和传统的多步骤芳胺合成方法相比,是一种潜在的绿色电气化芳胺合成路线。随着今后进一步的深入研究,将有助于实现我国提出的碳达峰和碳中和发展目标。