低溫等離子體中的化學(xué)反應(yīng)主要是通過氣體放電產(chǎn)生的快電子激發(fā)來完成的。這些快電子與氣體分子碰撞，使氣體分子激發(fā)到更高的能級(jí)。被激發(fā)到高能級(jí)的分子，由于其內(nèi)能的增加，既可發(fā)生鍵的斷裂也可以與其它物種發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；而由于碰撞失去部分能量的電子在電場(chǎng)的作用下仍可得到補(bǔ)償。典型的反應(yīng)類型如下：

電子/分子反應(yīng)

激發(fā)

e + A2→ A2+ + 2e

離解

e + A2→ 2A + e

附著

e + A2→ A2-

離解附著

e + A2→ A－  + A

電離

e + A2→ A2+ + 2e

復(fù)合

e + A2

－→ A2

離脫

e + A2－→ A2 + 2e

分子/原子反應(yīng)

潘寧離解

M* + A2→ 2A + M

潘寧電離

M* + A2→ A2+ + M + e

電荷轉(zhuǎn)移

A+ + B → B+ + A

離子復(fù)合

A+ + B－→ AB

中性復(fù)合

A + B + M → AB + M

分解反應(yīng)

電子的

e + AB → A + B + e

原子的

A* + B2→ AB + B

合成反應(yīng)

電子的

e + A → A* + e

A* + B → AB

原子的

A + B → AB

可以看出，低溫非平衡態(tài)等離子體是使分子活化的有效方法，它能使幾乎

所有的分子激發(fā)、電離和自由基化，產(chǎn)生大量的活性基團(tuán)，如 O2

－、O、OH、

 O3和高能量的自由電子。這些活性物種使得在通常條件下難以實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)可以很容易地在等離子體系統(tǒng)中完成。尤其對(duì)空氣中污染物的脫除，可以在很短的時(shí)間內(nèi)使其分解甚至完全分解。研究表明，等離子體分解空氣污染物可通過兩種途徑完成：（1）在產(chǎn)生等離子體的過程中產(chǎn)生的瞬間高能量，打開某些有害分子的化學(xué)鍵，使其分解成單質(zhì)原子或無害分子。（2）等離子體中包含了大量的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子（其能量范圍如表 1）和具有強(qiáng)氧化活性的自由基，這些活性粒子的平均能量高于氣體分子的鍵能，它們和有害氣體分子發(fā)生頻繁的碰撞，打開氣體分子的化學(xué)鍵，同時(shí)產(chǎn)生的大量?OH、HO2? 、O?等自由基和氧化性極強(qiáng)的 O3 跟有害氣體分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無害產(chǎn)物。