介质阻挡放电（DBD）作为一种常见的低温等离子体源,目前在消毒除菌、印染、环境治理和材料制备改性等诸多领域应用广泛。近年来,将低温等离子体技术引入催化领域而新兴的等离子体催化技术日益成为能源和环境应用的研究热点。为进一步了解等离子体催化的内在机制,明确等离子体与催化剂内在的相互作用和影响是至关重要的。本文将DBD系统与催化剂结合,搭建了高频板-板式DBD/TiO₂系统,从电学和光学等角度研究了TiO₂催化剂对DBD等离子体特性的影响。为提高放电的均匀性和稳定性,设计了筛网式电极结构并优化出最佳实验参数,以此为基础搭建筛网式工频DBD/g-C₃N₄催化系统,探究g-C₃N₄催化剂对筛网式DBD等离子体特性的影响。采用多种表征手段分析等离子体改性TiO₂和g-C₃N₄催化剂的效果,分别考察了二者的光催化活性,并对光催化内在机理进行了阐述,具体结果如下:1.通过采集板-板式DBD与DBD/TiO₂系统的电信号、放电图像和发射光谱,分析对比了TiO₂催化剂对DBD系统伏安特性、峰-峰电荷、放电电荷、功率特性以及放电产生的活性粒子的影响,并以臭氧为目标物,对比了两个系统的能量效率。板-板式DBD和DBD/TiO₂系统均为丝状放电模式,当外加电压为14 kV时,两个系统达到完全放电状态。此时,DBD/TiO₂系统放电细丝的数目约为75,与DBD系统相比提高了47%,微放电阶段持续时间提高了44%,同时介质电容值升高16.6%,放电过程产生的峰-峰电荷量和放电电荷量分别增大了27.4%和12.6%,放电功率提高了23.5%。DBD/TiO₂系统放电产生的活性粒子种类与DBD系统一致,氮分子振动温度由1726 K升高到1859 K,高振动态粒子数增加。当外加电压为13 kV时,DBD/TiO₂系统放电产生的臭氧浓度比DBD系统提高56%,此时能量效率达到最大值4.1 g/（kW·h）。2.在工频筛网式DBD系统中,对不同电极间距和筛网尺寸条件下放电的均匀性和稳定性进行分析,优化出最佳实验参数并结合g-C₃N₄催化剂,对DBD/g-C₃N₄系统的放电特性和发射光谱进行了诊断。当筛网尺寸为325#,电极间距为2 mm时,放电空间的均匀性和放电稳定性最佳。当外加电压为10 kV时,与筛网式DBD相比,DBD/g-C₃N₄系统每周期放电脉冲数增大了37.5%,峰-峰电荷和放电电荷量分别增加了47.2%和75%,放电功率提高20.8%,同时氮分子振动温度由2589 K升高到2959 K。3.采用XRD、BET、XPS、DRS等表征手段分析等离子体改性TiO₂和g-C₃N₄催化剂效果,并对催化剂的光催化活性进行了考察。等离子体处理后,TiO₂光催化剂的晶粒尺寸由22.2 nm减小为20.8 nm,比表面积由11.046 m²/g增大到11.908 m²/g,孔径与孔体积略有增大,光学带隙提高8.3%,且引入了氮元素掺杂。等离子体处理后TiO₂光催化脱色甲基橙效率为82.1%,光催化活性略有提升;g-C₃N₄光催化剂的晶粒尺寸由99.2nm减小为57.2 nm,比表面积和孔体积分别增大15%和33.8%。同时,g-C₃N₄表面形成-NO₂、-COOH等含氧基团,禁带宽度未发生明显变化。g-C₃N₄/PT可见光催化生成H₂O₂的产量约为原始g-C₃N₄产量的13倍,光催化活性显著提升。