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氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,是酸雨、光化学烟雾形成的重要原因,它可以破坏臭氧层,直接或间接对人体的健康造成很大危害。选择性催化还原(SCR)是重要的脱硝技术,而催化剂是其中的最关键技术之一。本文重点介绍了国内外处理氮氧化物的各种催化剂,对SCR法脱硝过程中的反应、反应机理、反应物分子在催化剂上的的吸脱附作了概述,简要地总结了使催化剂中毒的主要因素。本实验以堇青石蜂窝陶瓷为支撑体,Cu、Mn、Ce改性的纳米TiO2或分子筛MCM-41作为载体,以V为主催化剂,W为助剂,采用溶胶凝胶法和涂覆法分别制备了含不同添加剂(Cu、Mn、Ce)的催化剂,以达到改善其低温脱硝活性、拓宽活性温度窗口的目的。论文利用尿素水溶液(32.5wt%)作为还原剂,对催化剂进行选择催化还原NO的活性评价,并通过BET比表面积、XRD、SEM、NH3/CO2-TPD、TPR和XPS等手段对催化剂的物理化学性能进行相应的表征。此论文的研究对移动源的脱硝具有潜在的应用价值。溶胶-凝胶法制备催化剂时,采用顺序负载和交替负载两种方式制备催化剂,结果发现顺序负载的催化剂BET比表面积总体要比交替负载所得到的催化剂要高,催化剂的活性也有类似的趋势。其中,M相(Mn-Ce-O-TiO2)对催化剂低温活性的促进作用更为明显,而C相(Cu-Ce-O-TiO2)对催化剂的高温活性更为有利,将二者复合以顺序负载得到的V/3C/3M/CC催化剂的脱硝效果更佳,在200℃的反应温度下,NO的转化率能达到80%左右,活性温度窗口显著拓宽,在200-550℃能保持在80%或以上。XRD分析发现,顺序负载的催化剂中随着M或C相的加入出现了锐钛矿相TiO2或金红石相TiO2,而交替负载的催化剂中仅出现了锐钛矿相TiO2和WO3的峰。NH3/CO2-TPD测试结果表明两种负载方式所得到的催化剂表面的酸碱性位及强度相当,只与其中的活性组分有关。两种负载方式得到的催化剂的氧化还原性能有不同,但都在较宽的温度范围内显示了良好的还原行为,并且交替负载的催化剂出现了TiO2、WO3的高温还原峰。所有催化剂中的Ti均以TiO2的形式存在,O主要以两种形式存在,V以V4+和V5+两种价态,其中V4+/V5+比值越大,活性越好。涂覆法所制备的催化剂,以TiO2为载体的系列催化剂上NO转化率要明显优于以MCM-41分子筛为载体的系列催化剂,尤其是在低温下。但后者的比表面积要明显高于前者,可能是分子筛较差的水热稳定性所导致的。同时加入Cu、Mn、Ce时,V-W-Cu-Mn-Ce-Ti-O/CC催化剂在很宽的温度范围内显示了良好的催化活性,200-550℃范围内,NO转化率可达85%以上。两种系列催化剂表面上的活性组分均以颗粒形式存在,分子筛催化剂表面的颗粒更加细小,分布更加均匀,TiO2系列催化剂表面存在很多微孔,V-W-Cu-Mn-Ce-Ti-O/CC和V-W-Cu-Ce-MCM-41/CC催化剂表面还存在些许裂纹。XRD分析表明分子筛催化剂中所有组分均以无定形态存在或高度分散在催化剂中,而TiO2催化剂中存在锐钛矿相TiO2和WO3的衍射峰。吸脱附测试结果表明,Cu、Mn、Ce的加入增加了催化剂表面的酸碱性位,TiO2系列催化剂的强酸性位和强碱性位要更加丰富。两种系列的催化剂还原行为有一定的差别,TiO2催化剂的还原性能要更加强烈。表面V4+/V5+的比值对活性影响较大,二者共存时,丰富的V4+的存在,更能获得较好的活性。