非均相反应中，大部分文献中催化臭氧氧化过程的高效都是基于羟基自由基理论。然而，最近的研究表明催化臭氧过程不仅存在羟基自由基理论，还存在表面氧原子理论。如表1所示，*O的氧化能力介于·OH和O₃之间，具有比臭氧更强的氧化能力。

表1 部分氧化剂的氧化能力比较^[1]

  a 以Cl₂氧化能力为基准。

表面氧原子机理如图3所示。以PdO/CeO₂为例^[8]，臭氧吸附在PdO表面，分解为^*O，表面的过氧化物^*O₂和氧气。其具体反应过程如下：

第一步：

第二步：

第三步：

第四步：

图３ 臭氧分子分解产生表面氧原子自由基的机理^[1

表面氧原子也被认为是一种中间产物，进而转化为^*O和·OH，二者协同有效降解有机物^[9]。