随着汽车保有量的持续上升,机动车排放尾气成为城市环境空气污染的主要污染源之一,引起越来越多的关注。传统的三效催化剂（TWC）对稀燃发动机、柴油发动机等排放的富氧、低温尾气不再有效;此外,城市公路隧道、地下停车场等一些特殊场所,持续地向周围大气环境排放低浓度、富氧、低温的废气,是一类容易被忽视却又具较大危害的尾气排放污染源。虽然,通过引入具有毒害性的NH3作为还原剂,在低温下利用选择性催化还原反应（SCR）可去除NOx,但该技术不适合用于机动车移动源以及隧道、停车场等固定源;采用贵金属负载氧化物、分子筛等催化剂,以与NOx共存的碳氢化合物（HC）作为还原剂,不仅可以实现污染物的同时去除,而且具有良好的低温催化活性。本文通过实验室配气模拟富氧、低污染物浓度的机动车排放废气,采用湿式浸渍法制备了Pt负载金属氧化物MOx（M= Al、Ce、Ti、W、Zr）及不同贵金属（Pt、Pd、Rh、Ru）负载TiO₂、Pt负载分子筛（MCM-41、ZSM-5）等3个系列催化剂,通过XRD、TEM、BET、in situ DRIFTS等分析表征方法及低温吸附（ADS）、程序升温脱附（TPD）、程序升温氧化反应（TPO）、SCR等催化剂活性评价方法,分别考察并比较了催化剂低温选择性催化C3H6还原NOx的催化活性,揭示了富氧条件下Pt/TiO₂、Pt/ZSM-5催化剂的低温C3H6-SCR反应的可能机理。本文研究的主要内容及结果如下:1. C3H6在Pt/MOx（M=Al、Ce、Ti、W、Zr）及Pt、Pd、Rh、Ru负载TiO₂等氧化物催化剂上的吸附能力均很微弱,Pt/TiO₂与TiO₂对C3H6的吸脱附实验结果表明,C3H6在催化剂样品及其载体上仅发生简单的物理吸附过程,影响催化剂对C3H6吸附的主要因素是载体,而不是对载体的改性（Pt负载）;另一方面,Pt/ZSM-5催化剂样品具有比载体（ZSM-5）更强的C3H6吸附能力,主要是由于Pt负载过程对载体ZSM-5微孔结构的轻微改变而引起的。2.催化剂及其载体的NO-ADS、NO-TPD等实验结果表明,Pt负载显著提高了MOx（M=Al、Ce、Ti、W、Zr）及MCM-41、ZSM-5等载体对NO的吸附能力,也相应地增加了NO-TPD的脱附量。在贵金属负载催化剂的NO-TPD低温段出现的NO脱附峰,主要来自于载体对NO的物理吸附以及NO在贵金属表面的解离吸附,而高温段脱附的NO和NO₂来自于催化剂表面硝酸盐的分解。催化剂对NO吸附能力及其NO-TPD脱附量大小,是由载体的BET比表面积、酸碱度等物理化学特性、以及对载体的改性（如Pt负载）等多方面因素共同决定的。3.反应物C₃H₆和NO的TPO的实验结果表明,Pt/MOx（M=Al、Ce、Ti、W、Zr）及Pt/MCM-41、Pt/ZSM-5等催化剂均显著地提高了载体对C₃H₆-TPO的低温催化氧化活性,同时也提高了载体对NO的低温催化氧化活性,催化剂对C₃H₆具有良好的选择性氧化能力,C₃H₆在TPO、SCR反应中均被完全氧化成CO₂。催化剂的SCR催化活性与其对反应物（C₃H₆、NO）的低温氧化催化性能密切相关,催化剂的SCR反应性能随反应温度的变化呈现火山口状的变化形式。反应物（C₃H₆、NO）和反应中间产物之间对催化剂表面活性氧（如Pt-O、吸附氧）的竞争反应,导致C₃H₆与NO的氧化反应在C₃H₆-SCR中相互抑制。4.通过对Pt/TiO₂催化剂制备条件的对比实验发现,在450°C时制备的Pt/TiO₂催化剂具有最高低温C₃H₆-SCR催化活性。但载体预处理温度过高（>450°C）,会引起载体BET比表面积的下降,以及具有较高催化活性的锐钛矿相TiO₂的减少,从而降低了催化剂的催化活性;增加Pt负载量能够显著提高催化剂的低温C₃H₆-SCR催化活性,0.5 wt%是Pt/TiO₂催化剂的有效Pt负载量。5.在Pt/MOx（M= Al、Ce、Ti、W、Zr）及不同贵金属（Pt、Pd、Rh、Ru）负载TiO₂等氧化物型催化剂中,0.5 wt% Pt/TiO₂具有最高的低温C₃H₆-SCR催化活性,在140°C下,实现了63.4%的NOx转化（N2+N2O）率和83.7%的C₃H₆去除率,C₃H₆的选择性还原效率C3 H6?为75.7%。Pt/ZSM-5催化剂具有比Pt/TiO₂更高的低温催化活性和C3 H6? ,在140°C下,达到了77.1%的NOx转化率（转化为N2+N2O）和79.7%的C₃H₆去除率,C3 H6?则为96.7%。富氧条件下,Pt/TiO₂、Pt/ZSM-5的C₃H₆-SCR反应具有相同的反应特性,增加O₂浓度能提高C₃H₆-SCR低温活性,并增大了C₃H₆选择性还原NOx的能力;增加C₃H₆的浓度,可以提高NOx的最高转化率,促使SCR反应温度窗口向高温方向移动,并导致C3 H6?下降,更多的C₃H₆直接发生了非选择性催化燃烧。6. HC-SCR的反应机理因催化剂载体物理化学性质的不同而有显著的差异,推断富氧条件下Pt/TiO₂、Pt/ZSM-5的低温C₃H₆-SCR的反应机理分别属于NO解离机理和硝酸盐反应机理,载体表面的酸碱对、电荷转移等物化特性影响C₃H₆-SCR反应对机理路径的选择。在Pt/TiO₂低温C₃H₆-SCR的反应过程中,N2和N2O的生成来自于NO*和N*自由基的复合反应。NO*与CO*等碳氧中间体（CxHyOz）之间的相互反应,是Pt/TiO₂选择性催化C₃H₆还原NOx反应中的重要步骤。而Pt/ZSM-5的SCR反应,是NO在催化剂表面形成的具有氧化性的硝酸盐物种,与C₃H₆生成的还原性碳氧中间体（CxHyOz）之间的反应。NO和C₃H₆在催化剂表面的活化是C₃H₆-SCR反应机理中两个关键反应步骤。总之,采用贵金属Pt负载的氧化物TiO₂、分子筛ZSM-5作为低温C₃H₆-SCR催化剂,不仅实现了与NH3-SCR相当的反应活性温度,而且达到了HC和NOx污染物同时去除的效果,在柴油发动机、稀燃汽油发动机等移动污染源,以及城市公路隧道、地下停车场等固定源的污染物控制领域,具有良好的发展前景。