烟气氮氧化物的排放对大气环境及人体健康带来严重危害。以氨为还原剂,在催化剂作用下选择性催化还原NOx是近年来固定源烟气氮氧化物去除的主要方法。低温SCR催化剂可置于脱硫除尘工艺之后,避免烟气的再加热。锰基催化剂是一类低温活性较好的SCR催化剂,然而其温度窗口较窄、SO₂抗中毒能力差等问题仍然是制约其工业应用的主要问题。本文以TiO₂为载体,以Mn Ox为基本活性组分,通过添加Co、Ce氧化物,采用共同浸渍法制备负载型多元金属氧化物催化剂,对催化剂的物理化学性质、低温SCR脱硝性能、反应机理及抗硫性能进行系统的研究。采用共同浸渍法制备Mn-Co/TiO₂双金属氧化物负载型催化剂,分析了活性组分负载量、载体及煅烧温度等制备条件对催化剂活性和物理化学性质的影响。主要从比表面积、物相组成、金属氧化态、氧化能力分析Co添加提高催化剂活性的原因。经优化得到活性最佳的Mn-Co/TiO₂催化剂为:Mn负载量10 wt.%,Co负载量5 wt.%,煅烧温度为500℃。通过表征发现Co Ox与Mn Ox之间相互作用形成新的电子传递体系,形成的Co3O4.Co Mn O3复合氧化物有利于低温下NO氧化为NO2,从而提高催化剂在200℃以下的低温SCR活性。另外,Co氧化物添加提高了催化剂表面Mn4+和化学吸附氧的浓度,从而促进低温下NOx还原。为了进一步提高催化剂的SCR活性,添加第三组分Ce,采用共同浸渍法制备了Mn-Co-Ce/TiO₂三金属氧化物的负载型催化剂。SCR反应结果表明,添加Ce进一步提高了催化剂对NOx的去除率,向高温方向扩宽反应温度窗口。得到最佳的催化剂为:Mn、Co、Ce的负载量分别为10 wt.%、5 wt.%、5 wt.%,煅烧温度为500℃,此时催化剂在160¹80℃达到99%的NOx去除率。通过表征表明,催化剂表面Mn4+,Co2+和Ce4+是各金属氧化物存在的主要价态;Co和Ce添加分别提高了催化剂表面Mn4+和Mn3+的原子浓度,促进表面化学吸附氧生成;Co和Ce添加都能增加催化剂表面的酸性位,提高对NH3的吸附能力;Ce添加明显提高了对NO的吸附;另外,Ce添加促进金属氧化物在催化剂表面的分散。以上因素是Co和Ce添加提高催化剂SCR反应活性的原因。为了分析Mn-Co-Ce/TiO₂催化剂的SCR反应机理,研究Mn、Co和Ce活性位在SCR反应中的作用机制,采用原位红外光谱方法分析了不同温度下催化剂表面的NH3吸附、NO+O2吸附以及NH3+NO+O2共同吸附的物种变化。结果表明,Co和Ce添加增加了催化剂表面的酸性位。Co活性中心产生大量Br?nsted酸性位,吸附的NH4+可迁移到相邻的Lewis酸性位生成活性配位NH3,从而有利于低温SCR反应;Co和Ce添加都促进活性NH2物种生成。在物种分析的基础上,提出Mn-Co-Ce/TiO₂催化剂在低温下的SCR反应机理。配位吸附的NH3与NO2-反应,以及NH2和NH2-物种分别与气态和吸附态的NO反应生成N2。发现Co活性位与NO2-物种的生成有关,提高了催化剂的低温活性,而Ce活性位与NH2-活性物种的生成有关,提高了催化剂的N2选择性。考察了Mn-Co-Ce/TiO₂催化剂体系的抗硫性能,结果表明Co和Ce在不同程度上提高了催化剂的抗硫性。在低温下催化剂SO₂中毒主要是由于在催化剂表面沉积了硫酸铵和硫酸氢铵,可通过热处理恢复催化剂活性。对Mn-Co-Ce/TiO₂催化剂进行硫酸酸化改性,通过0.1 mol/L的SO42-修饰并与Mn、Co、Ce同时负载于载体上,明显提高了催化剂的低温抗硫性。通过红外和XPS表征发现,400℃煅烧的催化剂,低浓度的SO42-在催化剂表面生成少量Cen+–O–Sn+和Con+–O–Sn+金属硫酸盐,提高了Co和Ce的表面原子浓度和催化剂的酸性。该类型硫酸盐也提高了晶格氧的移动性,抑制对SO₂的吸附和氧化,从而提高催化剂的活性和抗硫性。因此,提出在Mn-Co-Ce/Ti多元催化体系中,通过控制硫酸化条件生成除Mn（SO4）x外的少量其它金属硫酸盐,可以在一定程度上提高催化剂的抗硫性,而过高浓度的SO42-沉积在催化剂表面会导致催化剂的活性明显下降。