社会的发展使人们对于精神生活的需求越来越强烈,因而人们将目光逐渐聚焦在环境污染、医疗健康等领域。由于具有强氧化性而且非常环保,臭氧在饮用水消毒、污水处理、医疗健康等方面的应用越来越广泛。臭氧发生器需进一步提高臭氧产率和臭氧浓度才能满足人们高浓度、低能耗的臭氧需求。然而,现如今的臭氧发生器的臭氧产率始终远低于理论值。在过去的研究中,大多数学者专注于对介质阻挡放电结构、电极材料、电源以及放电参数的优化,但臭氧浓度和臭氧产率始终不能大幅度提升。在放电空间内填充催化材料虽然能取得不错效果,但始终不是研究催化材料对臭氧产生的催化作用的合适方式。在介质板表面负载催化材料是一种研究催化材料催化臭氧产生机理的理想方法。本文以二氧化硅作为催化材料,采用平板式介质阻挡放电反应器,研究二氧化硅表面催化臭氧产生的机理。本文通过溶液凝胶法成功将二氧化硅负载在介质板上。研究了不同放电参数下,二氧化硅对臭氧产生的影响,并结合XPS、FTIR等表征手段对催化材料的表征结果,初步揭示二氧化硅表面催化臭氧产生的反应机理。得到的主要结论有:(1)随着浸渍次数的增大,二氧化硅膜厚度增大,负载二氧化硅膜的介质板的导热系数减少。(2)在介质板表面负载二氧化硅不会影响放电形式及放电空间内的气体流动状态。(3)随着二氧化硅膜厚度的增大,介质阻挡放电功率先增大后减少。(4)二氧化硅对臭氧产生有促进作用。当二氧化硅膜的厚度达到940 nm,在气体流量为1 slpm,放电频率为5 kHz时,臭氧浓度最大提高7.1%,臭氧产率最大提高72.6%。然而,过厚的二氧化硅将不利于臭氧产生。这是由于过厚的二氧化硅降低了负载二氧化硅的介质板的导热系数,因而不利于放电结构的散热,臭氧由此被加速分解,以致于臭氧浓度的下降。(5)XPS等表征结果显示,在介质板表面负载二氧化硅能在介质板表面引入羟基,并显著提高介质板的比表面积。这对二氧化硅表面催化介质阻挡放电产生臭氧具有至关重要的作用。(6)二氧化硅的强吸附能力是其催化臭氧产生的重要原因。一方面,较强的吸附能力能提高短寿命活性物质的留存时间。另一方面,二氧化硅对臭氧产生的催化作用表现在提高臭氧产生的表面反应上,二氧化硅具有强吸附作用,因而能吸附更多的反应粒子,从而在介质板表面产生更多的臭氧,进而提高了臭氧发生器的性能。