由于煤炭燃烧所产生的NO_X严重危害人类的健康并能造成环境的破坏,因而受到了越来越多的关注,因此有必要寻找合适的方法来减少NO_X的排放。基于目前的NO_X脱除技术,无论是研究最多、发展最成熟的选择性催化还原技术还是有较好应用前景的氧化吸收技术,NO氧化技术都是其关键所在,而气体或液体氧化剂价格昂贵限制了其大规模的工业应用,NO氧化催化剂却具有明显的价格优势。因此,NO氧化催化剂的成功合成不仅能降低脱硝成本,而且还能改进NO_X脱除的效率。在众多的NO氧化催化剂中,Mn基催化剂因其优异的催化性能和较低的价格而备受关注。但目前对于Mn基催化剂的研究主要集中在负载在不同的载体上的Mn基催化剂或者在Mn基催化剂上掺杂其他金属,对于Mn基催化剂的形貌和价态对催化氧化NO性能的影响尚不清楚。不同形貌的纳米级的金属氧化物催化剂的可控合成是目前很多学者的研究热点,通过对催化剂的形状控制可以调节催化剂的催化性能,有利于设计高活性和高选择性的满足要求的催化剂。因此,本文通过水热法合成了不同形貌的α-Mn₂O₃催化剂,考察了操作条件（温度、NO浓度、O₂含量、流量）对催化活性的影响,发现立方体形状的α-Mn₂O₃催化剂的催化NO氧化的能力最强,在NO的浓度为500 ppm,O₂含量为5 vol%,N₂为平衡气,GHSV为48 000 mL g^-1 h^-1,反应温度为250℃时,α-Mn₂O₃-C催化剂能达到最大的NO转化率90.1%。通过表征发现立方体形状的α-Mn₂O₃催化剂表面吸附NO和O₂的能力最强,从而有更多的O₂和NO能参与到NO氧化反应中,因此表现出最好的催化性能。最终确定了α-Mn₂O₃-C催化剂为最佳形貌的NO氧化催化剂。有些学者在研究NO氧化的过程中发现Mn的价态对催化剂活性有一定的影响,但尚未把不同价态MnO_X在NO氧化中的催化性能进行系统的比较。因此,本文以最佳形貌的α-Mn₂O₃-C催化剂为基础,又合成了MnO₂和Mn₃O₄这两种不同价态的催化剂,比较了它们催化氧化NO的性能,发现含Mn⁴⁺离子的MnO₂催化剂催化活性最高,在NO的浓度为500 ppm,O₂含量为5 vol%,N₂为平衡气,GHSV为48 000 mL g^-1 h^-1,反应温度为250℃时达到最大的NO转化率为91.4%。通过XRD、SEM、N₂吸附-脱附、H₂-TPR、O₂-TPD和XPS表征分析确定MnO₂催化剂活性高的原因是拥有较高的比表面积、较好的氧物种的移动性、较高的表面吸附氧含量。催化剂的反应机理能揭示反应历程,为催化剂性能的改善提供指导,为工业化生产奠定基础。因此,本文使用原位漫反射傅里叶变换红外光谱技术对不同价态催化剂的反应机理和活性差异进行分析,发现引入NO在催化剂表面产生主要的反应中间体为:双齿硝酸盐和单齿硝酸盐等,晶格氧也参与了NO氧化过程,气态氧的加入可以增加催化剂上NO的吸附,MnO₂催化剂活性最好的原因是在其表面上吸附的物质更容易解吸,也就是说,由于NO的通入产生的反应中间体最后容易解吸生成NO₂,从而提高催化活性。