非均相臭氧氧化技术具有对有机污染物氧化彻底、稳定性好、催化剂可再生重复使用等优点，近年来成为水处理领域的研究热点。臭氧氧化技术应用于水处理已有100多年历史，但是直到现在由于缺乏对催化臭氧氧化反应过程机理的理解，特别是缺乏对催化剂活性及其失活的理解，催化臭氧较少应用在工程中^[1]。因此，目前催化臭氧领域努力的主要方向还是通过理论研究推动技术应用。

催化臭氧氧化性能很大程度上取决于催化剂及其表面性质，但其反应过程及机制复杂。为深入了解非均相催化臭氧氧化反应机制，将着重介绍以下三个方面：非均相催化臭氧反应机理、催化剂表面羟基基团反应机理以及改性催化剂催化臭氧反应机理。

Ⅰ. 非均相催化臭氧反应机理

非均相催化臭氧化反应中催化剂主要有四种类型：（1）金属氧化物型催化剂^[2]；（2）负载型催化剂^[3]；（3）矿物型或改性矿物型^[4]；（4）活性炭型催化剂^[5]。尽管在非均相臭氧催化氧化领域已进行了较多研究，但对于具体的催化反应机理并未并未统一。目前提出了多种反应机理，主要有: 自由基理论、氧空位理论、表面原子氧理论、表面络合物理论和臭氧直接氧化理论。

 1.1 自由基理论

臭氧分子分解产生羟基自由基的机理^[1]

如图1所示，自由基机理主要在特殊催化剂表面上，将臭氧分解为氧化能力更强的羟基自由基·OH。Bulanin等^[6]提出了O₃吸附在金属氧化物表面产生自由基的机理如下：
第一步：

≡Me-OH（Me指金属元素）作用产生了O₂-·和HO₂·，并引发了一系列的自由基反应。
第二步：

第三步：

第四步：

在n型氧化物表面吸附会产生表面结合氧原子，O₃与p型氧化物表面作用会使O₃分解，最终生成羟基自由基·OH。