温室效应引起的全球变暖对地球生态造成了严重的破坏。CO2作为最主要的温室气体之一,其转化和利用受到广大学者的重点关注。滑动弧等离子体通过高效的振动激发路径分解CO2,因此在CO2转化领域有着良好的应用前景。但是,传统的滑动弧等离子体处理不均匀,反应区域小,面临着CO2转化率和能量效率低等问题。据此改进的大气压射流等离子具有气体处理均匀、反应区域大等优点,非常适用于CO2高效转化。不过CO2分解逆反应造成了CO2再生成,严重影响了CO2转化效果。基于此,本文开发了水冷抑制和耦合生物炭两种方式抑制CO2分解逆反应,系统地进行了大气压射流等离子体用于CO2转化的逆反应抑制研究。本文主要研究内容和结论如下:（1）射流等离子体反应器优化和物理特性表征。开发了新型的双进气口反应器,采用高速摄影仪、示波器和发射光谱仪对其电参数特性、电弧移动特性、活性粒子分布和光谱学特性进行了分析。发现:Fluent模拟表明双进气口反应器拥有更长的气体停留时间,提高了产物转化效果;电弧形成周期性的三维射流区域,等离子体区域体积以及反应物和等离子体的接触面积较之传统滑动弧明显增大;石英外罩和生物炭的加入使得放电变得更稳定,这为引入水冷和生物炭的放电稳定性提供了支持;CO2射流等离子体的电子温度、电子密度、振动温度和转动温度分别1.10～1.55 e V,2.63～6.48×1015 cm-3,6000～9000 K,2000～2400 K,适合的电子温度与较高的振动温度有利于高效的CO2振动激发分解,转动温度表明射流等离子体属于温等离子体,兼具低温等离子体化学选择性高、能耗低和热等离子体能量密度大的优点;首次计算了等离子体CO2分解过程中的O原子密度,为3.17～6.76×1016 cm-3,为认识反应机理及验证化学反应模型建立了基础。（2）开展了CO2分解逆反应及水冷抑制的研究,研究了逆反应对CO2转化的影响及逆反应分布,开发了上下段水冷反应器,研究了电压、气流量和冷却位置的影响,并对反应机理进行了探讨,结果表明:温度升高加剧了CO2分解逆反应,使得稳定时CO2转化率降至4.0%,能量效率降至9.4%,较最佳值下降了69%和65%,丧失了CO2转化优势,抑制逆反应对于可能的工业应用极为重要;CO2射流等离子体可以看作主放电区和余辉区上下两段,根据其分布特性采用上下段水冷更为合理;加入水冷大幅度提高了CO2转化效果并且提高了反应稳定性,最高CO2转化率可达18.9%,同时保持高能量效率33.9%,而传统滑动弧等离子体及无水冷射流等离子体转化率一般低于10%;低流量（2～6 L/min）下适合上下段同时冷却,高流量（≥7 L/min）适合上段冷却;水冷促进CO2转化的主要机理是降低了逆反应速率和提高了CO2分子的振动激发态能级水平。（3）开展了基于生物炭耦合的逆反应抑制研究,研究了生物炭特性,生物炭与等离子体位置关系对反应效果的影响,并对生物炭特性的主导因素以及等离子体CO2与C反应机理进行了探讨,结果表明:射流等离子体耦合生物炭能显著提高CO2转化率,如从12.9%提高到27.1%;600℃制备的核桃壳生物炭得到了最佳效果,CO2转化率和能量效率分别为27.5%和33.9%;生物炭的含碳量是影响生物炭参与CO2转化的最决定性和限制因素之一;优化生物炭与等离子体的接触可大大提高CO2转化效果,最高获得了47.3%的CO2转化率和77.0%的能量效率,极大超过了其它低温等离子体转化效果,并产生了浓度高达63.3%无氧燃料气（CO）;CO2转化分为两个阶段,在第一阶段中CO2发生分解反应,第二阶段生物炭通过与O2、高活性的CO2（?）以及未转化的CO2反应参与到CO2转化中,等离子体化学和热化学的相互作用促进了CO2的转化。