自工业化以来,哈柏法合成氨作为人工固氮的主要方式,极大地推动了农业地发展。但哈柏法带来的能源、环境问题日益凸显,主要体现在优质电力和甲烷的消耗以及大量的碳排放,因此亟需发展绿色的新型人工固氮技术。近年来,低温等离子体因其高反应活性和不平衡态的优势,在固氮领域得到了广泛关注。但现有相关研究中缺乏基础研究且固氮效率偏低。本文基于磁旋滑动弧等离子体进行了氧化型固氮实验,研究了磁旋滑动弧等离子体进行N2/O2混合气体和空气放电时的物理特性和固氮效能,并在此基础上进行了等离子体活化水的制备,研究了等离子体耦合催化对于固氮产出的提升效果。本文主要的研究内容和结论如下:（1）研究了不同放电参数（气流量、氧气含量、电源输出电压）下,磁旋滑动弧放电的电参数特性、电弧动态特性和固氮效率。结果表明,气流量为4L/min时,NOx浓度最高可达15200 ppm。在12 L/min的气流量和20%的氧气含量下,固氮能耗可低至4.17 MJ/mol N。气流量增加时,生成的NOx浓度下降,但能量效率上升。合适的氧气含量区间为20%-30%,过高或过低的氧气含量将提高固氮能耗并使NOx浓度降低。电源输出电压与放电电流呈正相关关系,对NOx浓度的影响较小,降低电源输出电压将降低放电功率和固氮能耗,但不利于放电的稳定性。（2）采用发射光谱对磁旋滑动弧等离子体放电进行了分析,在固氮实验工况下,NO-γ、N2（C-B）和N2+（B-X）谱带清晰可见,基于光谱数据计算得到磁旋滑动弧中N2的振动温度和转动温度,前者远高于后者,可见磁旋滑动弧等离子体的不平衡态程度很高。改变气流量或氧气含量,NOx浓度与N2振动温度的变化趋势相同。基于实验参数求解Boltzmann方程发现,磁旋滑动弧等离子体的约化场强（27-38 Td）有利于电子能量向N2振动能的转化,能量选择性高。（3）进行了磁旋滑动弧耦合催化空气固氮实验研究,基于上述基础实验,在催化剂的存在下,制取等离子体活化水。研究发现,Mo O3对于固氮效果有良好的提升作用,而γ-Al2O3和低负载量（5 wt.%）的Ni O/Al2O3不适合用做磁旋滑动弧固氮的催化剂。各负载量（5 wt.%、7.5 wt.%、10 wt.%）的Mo O3/Al2O3均有显著催化效果,能够有效促进N2的氧化并提高NOx气体中NO2的比重,使等离子体活化水中NOx-的浓度大大增加。