低溫等離子體中的化學反應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。被激發(fā)到高能級的分子，由于其內能的增加，既可發(fā)生鍵的斷裂也可以與其它物種發(fā)生化學反應；而由于碰撞失去部分能量的電子在電場的作用下仍可得到補償。典型的反應類型如下：
| 電子/分子反應 | ||
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 | ||
復合 | e + A2 | －→ A2 | |
離脫 | e + A2－→ A2 + 2e | ||
| 分子/原子反應 | ||
潘寧離解 | M* + A2→ 2A + M | ||
潘寧電離 | M* + A2→ A2+ + M + e | ||
電荷轉移 | A+ + B → B+ + A | ||
離子復合 | A+ + B－→ AB | ||
中性復合 | A + B + M → AB + M | ||
| 分解反應 | ||
電子的 | e + AB → A + B + e | ||
原子的 | A* + B2→ AB + B | ||
| 合成反應 | ||
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，如O、OH、O2,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現(xiàn)的反應可以很容易地在等離子體系統(tǒng)中完成。尤其對空氣中污染物的脫除，可以在很短的時間內使其分解甚至*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鍵，使其分解成單質原子或無害分子。
（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鍵，同時產(chǎn)生的大量?OH、HO2、O等自由基和氧化性的 O3 跟有害氣體分子發(fā)生化學反應生成無害產(chǎn)物。
