氨选择性催化还原（NH₃-SCR）技术是目前应用最广泛的固定源烟气脱硝技术,该技术高效稳定,其核心是催化剂,目前商用的SCR脱硝催化剂是钒钨钛V₂O₅-WO₃（Mo O₂）/Ti O₂催化剂,该催化剂活性温度窗口较窄,主要集中在中高温段（300-400℃）,为获得较高的脱硝率,SCR装置常置于除尘脱硫装置之前,但此时高浓度的粉尘和SO₂会导致催化剂的失活,若置于除尘脱硫装置之后,则需要重新加热才能达到较高的脱硝率。为解决上述问题,开发高性能的低温NH₃-SCR脱硝催化剂具有重要意义。锰基催化剂因锰氧化物具有丰富的可变价态和较强的氧化还原能力而表现出优异的低温SCR活性,但在含SO₂和H₂O的气氛中易中毒失活,因而开发高效的抗SO₂抗H₂O中毒的低温催化剂是SCR技术应用的关键。催化剂的结构调控是提高催化剂的抗硫水性能的一个重要方向,其中多级孔结构的催化剂因其具有较高的比表面积和较大孔径的介孔在提高催化活性和抗硫水性能等方面有很好的研究前景。ZSM-5分子筛因具有丰富的比表面积、可调控的表面酸性、稳定的框架结构而被广泛应用于SCR催化剂载体。本文以多级孔ZSM-5分子筛为载体,采用乙醇分散法制备多级孔结构的Mn O_x/ZSM-5系列催化剂,探讨多级孔结构催化剂的制备参数及其反应活性,研究多级孔Mn O_x/ZSM-5催化剂的结构和性质,并探究多级孔结构对低温活性和抗SO₂抗H₂O中毒性能的重要影响。首先,采用溶解-重结晶法,以四乙基氢氧化铵TEAOH为刻蚀剂、十六烷基三甲基溴化铵CTAB为结构导向剂,对ZSM-5分子筛进行后处理合成出具有多级孔结构的ZSM-5分子筛,然后采用乙醇分散法制备出一系列的多级孔Mn O_x/ZSM-5催化剂,进行SCR活性评价测试,考察了制备参数对催化性能的影响。实验结果表明,当水热温度为150℃、水热时间为24小时、TEAOH浓度为1M、锰负载量为15wt.%、焙烧温度为400℃时,制备的Mn O_x/ZSM催化剂表现出最佳的低温SCR活性,在反应温度120-240℃范围内保持接近于100%的脱硝率和90%以上的N₂选择性。其次,通过多种表征手段探讨了不同TEAOH浓度和锰负载量对多级孔Mn O_x/ZSM-5催化剂反应性能和结构特性的影响。研究结果表明,合适浓度的TEAOH对催化剂的介孔结构的形成有决定性作用,当TEAOH浓度为1M时,催化剂形成的介孔结构最多且孔径分布最广,当锰负载量为15wt.%时,15%-Mn O_x/ZSM-5-1M催化剂的比表面积和孔体积最大,有利于反应物的传质扩散,锰氧化物在分子筛表面分散度最高,暴露出了更多的活性金属位点,催化剂表面存在更多的起关键作用的强酸位点,同时,催化剂表面较高浓度的高价态锰物种(Mn³⁺+Mn⁴⁺)和化学吸附氧物种也是该催化剂具有最佳低温催化活性的原因。最后,为探究微孔-介孔共存结构对催化剂的性能和结构性质的影响,将多级孔Mn O_x/HZ-ET催化剂和非多级孔Mn O_x/Z-P催化剂进行对比研究。研究结果表明,多级孔结构的存在能有效提高催化剂的低温SCR活性和抗硫水性能,Mn O_x/HZ-ET催化剂在100ppm SO₂和10%H₂O的气氛中反应1h后还能保持60%左右的脱硝率。Mn O_x/HZ-ET微孔孔径更大分布在0.78 nm左右、介孔孔径分布在3.2 nm左右,并且存在孔径在4-15nm之间的孔径不同的介孔,规则和不规则的介孔结构以不均一的孔径大小同时存在,扩大的微孔和新生成的介孔使得Mn O_x颗粒在分子筛表面和介孔中的分散度更高,粒径更小,暴露出更高浓度的Mn⁴⁺和化学吸附氧物种,以及更多的表面强酸位点,使得Mn O_x/HZ-ET催化剂表现出比Mn O_x/Z-P更优的低温催化活性;同时,通过XRD和TG表征分析可知Mn O_x/HZ-ET催化剂因介孔结构的存在而在含二氧化硫气氛中反应时硫酸铵或硫酸氢铵沉积较少,使得催化剂具有更好的抗SO₂性能。