臭氧本身也是一種強氧化劑，可以直接將有機污染物氧化降解。臭氧直接氧化理論：

催化劑表面羥基基團反應(yīng)機理

臭氧在催化劑表面的分解是催化劑活性的一個決定性因素。催化劑的催化活性中心一般為其表面堿性含氧基團，如金屬氧化物表面的羥基基團。Lewis酸位和Lewis堿位分別位于金屬氧化物上金屬離子和配位不飽和的結(jié)合氧位點上。由于表面電荷并未平衡，當(dāng)催化劑被加入溶液中，水分子強烈地吸附在金屬氧化物的表面，催化劑上的Lewis 酸位與表面化學(xué)吸附的水分子發(fā)生配位，從而使水離解產(chǎn)生表面羥基。因此所有氧化物面上一般都存在羥基基團。由于臭氧分子結(jié)構(gòu)中有一個氧原子具有更高的電子密度，導(dǎo)致對金屬氧化物表面的Lewis酸性位點有更強的親合力。因此，催化臭氧反應(yīng)中催化劑表面羥基是重要的活性基團，在溶液中能夠影響催化劑在固液界面的電性，具有重要作用。表面羥基易與吸附在催化劑表面上的臭氧發(fā)生反應(yīng)生成羥基自由基，氧化降解有機污染物。

羥基自由基的密度很大程度上取決于催化劑的pHpzc，在溶液pH＝pHpzc條件下，催化劑表面質(zhì)子平衡產(chǎn)生的正電荷和負(fù)電荷總量是平衡的。所以，不同的溶液pH值會導(dǎo)致催化劑表面具有不同的荷電狀態(tài)。如表所示，催化劑的高催化活性是在pH值接近于pHpzc時。