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近年来,随着经济的快速发展,我国的能源消费水平呈现出逐年增加的态势。煤炭等化石能源的燃烧使用带来了严重的环境污染问题。作为主要的大气污染物之一,氮氧化物（NOx）的排放对人类健康以及生态环境带来了较为严重的危害。氨选择性催化还原氮氧化物（NH3-SCR）技术是目前最为成熟、可靠的脱硝技术。然而这一技术在推广应用中还面临着一个严峻的问题:如何提升对锅炉负荷的适应性。我国燃煤机组运行负荷呈现出频繁波动的现象,当机组低负荷运行时,锅炉排烟温度降低,烟气中的硫氧化物与水蒸气、还原剂氨发生反应生成硫酸氢铵沉积在催化剂表面,使得催化剂失活,最终导致整个系统的脱硝效率降低,NOx排放超标。本文基于这一应用瓶颈问题,系统研究了催化剂表面硫酸氢铵的分解机理以及分解动力学、影响催化剂表面硫酸氢铵分解的主要因素,并通过对催化剂的改性优化促进了硫酸氢铵的分解,实现了催化剂抗硫性能的提升,最终得到了在模拟实际烟气条件下具有优异抗硫性能的宽温催化剂。全文得到的主要结论如下所示:1.以V2O5/TiO2催化剂为模型催化剂,采用浸渍法模拟硫酸氢铵的沉积,发现当硫酸氢铵沉积量较低的时候,硫酸铵盐主要以无定形的形式存在于催化剂表面;随着硫酸氢铵沉积量的提高,（NH4）2TiO（SO4）2以及NH4HSO4相开始出现。通过对系列样品表面化学性质的研究,发现了硫酸氢铵与催化剂之间的相互作用:当硫酸氢铵沉积于催化剂表面时,硫物种由原先的硫酸氢根离子转化为与TiO2相结合的双齿硫酸根离子,氮物种则依然以铵根离子的形式存在;由于硫酸根离子具有较高的电负性,因此Ti原子周围电子向硫酸根离子发生偏移,此时Ti原子本身处于电子缺失状态。正是这一相互作用,改变了催化剂表面硫酸氢铵的分解规律。此外与纯硫酸氢铵相比,NOx可与催化剂表面负载型硫酸氢铵发生反应,加速铵根离子的消耗,进一步促进硫酸氢铵的分解。与结晶态硫酸铵盐相比,无定形硫酸铵盐更容易分解。2.采用理论计算结合热分析实验方法研究了纯硫酸氢铵、V2O5/TiO2催化剂表面负载型硫酸氢铵的分解动力学。对于纯硫酸氢铵来说,升温过程中只出现了一个主要的失重峰;并且随着升温速率的提高,这一失重峰所对应的温度随之上升;根据Arrhenius公式计算得到纯硫酸氢铵的分解活化能为112 k J/mol,反应级数为0.37。对于V2O5/TiO2催化剂表面负载型硫酸氢铵而言,升温过程中出现了两个主要的失重峰,同样随着升温速率的提高,这两个失重峰所对应的温度随之上升;其中第一个失重峰可归属为铵根离子的分解,对应的活化能为98 k J/mol,反应级数为1.25;第二个失重峰可归为硫酸根离子的分解,对应的活化能为122k J/mol,反应级数为0.95。3.以商用钒钛基催化剂为模型,研究了影响催化剂表面硫酸氢铵分解的主要因素。通过对系列样品物理结构-表面化学性质的表征,发现催化剂表面金属原子周围电子向硫酸根离子的偏移、氧化还原位点对铵根离子的活化为影响硫酸氢铵分解的两个主要因素。基于此,我们制备了Nb2O5、Sb2O5改性的V2O5-WO3/TiO2催化剂,研究了助剂的掺杂对催化剂表面硫酸氢铵分解的影响规律,发现Nb2O5、Sb2O5的添加有利于催化剂表面金属原子周围电子向硫酸根离子发生偏移,促进了低温区间内硫酸根离子向SO2的转化,因而一定程度上强化了硫酸氢铵的分解:与V2O5-WO3/TiO2样品相比,助剂改性催化剂表面硫酸氢铵的分解温度降低了30 oC;此外,助剂的添加提高了催化剂表面V5+的含量,强化了氧化还原位点对铵根离子的活化,提升了硫酸氢铵的NOx反应活性,进一步促进了硫酸氢铵的分解。相对应的,硫酸氢铵的沉积得到了一定程度的抑制,因此助剂改性催化剂展现出了更好的抗硫性能:通入1000 ppm SO2,10%H2O 8 h后,250 oC下Sb2O5、Nb2O5改性样品的脱硝活性分别为初始活性的0.91、0.86,高于V2O5-WO3/TiO2样品的0.81。4.采用溶胶-凝胶法分别合成了TiO2中空纳米球以及实心纳米球载体,采用浸渍法完成了活性组分、助剂的负载。利用中空材料的高比表面积保证了催化剂表面有更多的活性位点供NH3、NOx发生反应,实现了脱硝活性以及抗硫性能的同时提升:与实心结构催化剂样品相比,250 oC下中空结构催化剂样品的NOx转化率由64%提升到了83%,并于250～400 oC温度区间内呈现出80%以上的脱硝效率;通入1000 ppm SO2、10%H2O 10 h后,250 oC下中空结构催化剂样品的脱硝活性依旧保持在初始活性的0.93,高于实心结构样品的0.87。最后,考察了模拟实际烟气条件下中空结构催化剂与商用V2O5-WO3/TiO2催化剂的稳定性,发现中空结构催化剂具有更好的抗硫性能:通入800 ppm SO2、10%H2O、15 ppm SO3 30 h后,275 oC下中空结构催化剂的脱硝活性依旧维持在初始活性的0.96,高于商用催化剂的0.79。这一结果意味着中空结构催化剂具有在实际烟气环境中应用的前景。