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根據負載不同的有效催化成分，催化劑又分為金屬催化劑、金屬氧化物催化劑。

（1）（負載）金屬催化劑

通過一定方式制備的金屬催化劑能夠促使水中臭氧分解, 產生具有極強氧化性的自由基, 從而顯著提高其對水中高穩定性有機物的分解效果。許多金屬可用于催化臭氧氧化過程中, 如鈦、銅、鋅、鐵、鎳、錳等。

（2）金屬氧化物

金屬氧化物的合理選用可直接影響催化反應機理和效率。一般金屬氧化物表面上的羥基基團是催化反應的活性位，它通過向水中釋放質子和羥基，發生離子交換反應而從水中吸附陰離子和陽離子，形成Bronsted酸位，而該酸位通常被認為是金屬氧化物的催化中心。下面以幾種被廣泛進行了研究的金屬氧化物催化劑TiO₂、Al₂O₃ 、MnO₂做詳細介紹。

1）二氧化鈦TiO₂

TiO₂一般用作光催化反應，但是它對水中有機物的催化臭氧化也有很好的效果，既可以單獨作為臭氧化反應的催化劑，又可以和紫外光一起共同催化臭氧化。相對于單獨臭氧氧化體系，多相催化臭氧化法對污染物的去除率和礦化程度有極大的提高。

2）氧化鋁Al₂O₃ 

Al₂O₃通常被用作催化劑的載體，但有些研究者發現它同樣具有一定的催化臭氧氧化的能力。Ni和Chen的研究表明，γ- Al₂O₃的存在使2-氯酚的有機碳去除率從單獨臭氧氧化的21%提高到43%，而且臭氧的消耗量僅為單獨臭氧氧化時的一半，催化劑連續使用三次后去除效果沒有明顯變化。

3）二氧化錳MnO₂

在所有過渡金屬氧化物中，MnO₂被認為表現出了*好的催化活性，可以有效催化降解的有機物種類*多。

近年來，納米材料的出現為開發新型高效的臭氧化催化材料提供了新的機遇，與傳統的體相催化劑相比，納米材料的使用提高了催化劑的催化效率。過渡金屬氧化物納米材料在催化領域的應用研究已有許多文獻報道。在催化臭氧化中，一些以過渡金屬氧化物為活性組分的納米催化劑比如Co₃O₄、Fe₂O₃、TiO₂、ZnO等取得了較好的催化效果。