目前对于燃煤电厂氮氧化物(NOx)脱除最为有效的方法是以NH3为还原剂的选择性催化还原(NH3-SCR)技术。广泛应用的NH3-SCR脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2,但由于该钒系催化剂仅适用于中高温工况和废弃后处理不当易对环境造成污染等原因,使得科研工作者对无钒且低温脱硝效果良好的催化剂的研究显得十分必要。本实验以探讨氧空位对NH3-SCR反应的促进作用及进一步提高钻钛和铈钛催化剂的低温脱硝活性为目的,提出制备掺杂型和负载型钴钛、铈钛催化剂的思路,并对其进行脱硝活性评价和反应过程分析。本实验采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了钴元素掺杂TiO2催化剂(Co-Ti)和以TiO2为载体的钴负载催化剂(Co/Ti),利用固定床测试系统测试两者的NH3-SCR脱硝活性,并结合一系列现代分析测试手段对催化剂进行系统研究。研究发现Co-Ti催化剂具有较好的低温脱硝活性。对比并分析Co-Ti和Co/Ti催化剂的X射线衍射(XRD)图谱、X射线光电子能谱(XPS)以及光致发光(PL)光谱可知,Co-Ti催化剂中Co2+掺杂进入TiO2晶格内部并取代Ti4+,促使该催化剂产生较多的氧空位,而氧空位可吸附并活化氧气产生化学吸附氧物种。结合电子顺磁共振(EPR)结果可知,由于Co-Ti催化剂中Co2+的掺杂使得该催化剂表面的超氧自由基数量增多,从而促进超氧自由基与吸附态的NO反应生成较多的SCR中间产物硝基类物种,从而促进了NH3-SCR反应的进行。因此,Co-Ti催化剂的脱硝活性优于Co/Ti催化剂的脱硝活性。基于钴钛催化剂的研究结果,实验又以提高铈钛催化剂的低温脱硝活性为目的,采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了掺杂型铈钛催化剂(Ce-Ti)和负载型铈钛催化剂(Ce/Ti),并对催化剂进行脱硝活性评价。研究结果表明,Ce-Ti催化剂具有较好的低温脱硝活性,在240℃时就可达到95%以上的NO脱除效率。利用一系列分析测试手段对催化剂进行分析测试。拉曼(Raman)和XPS结果表明,Ce-Ti催化剂中存在Ce-O-Ti结构,而且产生了较多对NH3-SCR反应有利的Ce3+和化学吸附氧物种。PL和EPR结果表明,Ce-Ti催化剂具有最多的Ce-口-Ti型氧空位,而且Ce-口一Ce型氧空位和Ti-口-Ti型氧空位并不能有效的产生超氧自由基,只有Ce-口-Ti型氧空位可以有效的吸附和活化氧气产生较多的超氧自由基,从而促进NH3-SCR反应的进行。