挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）来源广泛,如交通、化工厂、炼油厂、室内装修以及工业煤的燃烧等都会排放出VOCs。排放到环境中的VOCs会在紫外线的作用下与其它无机污染物发生复杂的光化学过程产生臭氧和细颗粒物污染,严重影响人体健康和生态环境。低温等离子体技术具有反应快速、运行成本低等优点,还可以与催化剂联合使用产生协同作用,进一步提高降解效率和能量利用率,被广泛应用于VOCs的降解研究。本文搭建了介质阻挡放电（Dielectric barrier discharge,DBD）等离子体协同金属氧化物催化剂降解VOCs的实验装置,在大气压条件下研究了DBD等离子体的特性和苯的降解。主要研究内容如下:1.在DBD反应器中填充金属氧化物催化剂,研究了填充催化剂对等离子体特性影响,并对催化剂进行表征。本文选取金属氧化物CuO、ZnO、Fe3O4作为催化剂,具体研究了填充催化剂对DBD等离子体放电图像、电学特性的影响,以及应用电压、驱动频率和放电时间对填充催化剂后DBD等离子体的光学特性以及转动温度和振动温度的影响。研究发现,在DBD反应器中填充催化剂后,降低了放电击穿电压,增加了放电通道和放电体积,产生了均匀稳定的丝状放电等离子体。大气压空气放电等离子体中有氮分子第二正带N2（C~3Πu（?）B~3Πg）、氮分子第一正带N2（B~3Πg（?）A~3Πu+）、氮分子离子第一负带N2+（B~2Σu+（?）X~2Σg+）以及氧原子O（3p~5P（?）3s~5S2o）的发射光谱,并且随放电电压以及驱动频率的增加而增强,活性物种发射光谱强度增强。填充催化剂后DBD等离子体气体温度在20 k V、8 k Hz时为350 K,振动温度为2930 K,并且转动温度随应用电压、驱动频率以及放电时间的增加而升高,而振动温度随驱动频率与放电时间增加略有下降,随应用电压增加变化不大。催化剂的XRD、XPS、SEM等表征结果表明,三种催化剂以晶体形式存在,CuO比ZnO更容易发挥光催化作用,而Fe3O4催化剂中含有一些Fe2O3。2.在填充催化剂的DBD反应器中研究了催化剂种类、苯的初始浓度、应用电压和驱动频率对苯的降解性能的影响。研究表明,在DBD反应器中,填充不同催化剂对苯的协同降解效果是不同的,CuO协同降解效果最好,ZnO次之,Fe3O4最差。当等离子体与CuO协同降解时,在应用电压为24 k V、初始苯浓度为235 ppm时,苯降解效率高达94.9%。增加苯的初始浓度,能够降低苯的降解效率和CO2选择性,而能量效率先增大后降低。另外,增大应用电压与驱动频率都能够提高苯的降解效率,降低能量产出,而对CO2选择性的影响规律不明显。3.对DBD等离子体与金属氧化物催化剂的协同机理进行分析,并提出了苯的主要降解路径。通过对填充催化剂后DBD等离子体特性分析、催化剂表征结果,以及降解苯的应用研究,发现等离子体与催化剂之间存在协同效应,填充催化剂能够扩大放电区域,影响高能电子的分布,产生更多的活性物种,而且,等离子体的非平衡特性能够有效激活催化剂,可以有效的降解气相中污染物。VOCs的降解主要依赖等离子体中产生的高能电子、自由基等活性物种,将有毒有害的污染物大分子降解成为CO2、H2O等无毒无害小分子物质。