氮氧化物(NOx)是主要大气污染物之一。低温选择性催化还原(SCR)NOx是实现超低排放的重要措施。Mn基催化剂因低温活性高而备受关注,但其N2选择性低、抗H2O和SO2中毒性能差,尚未得到应用,其根本原因是低温脱硝机理不清。因此,亟需阐明低温脱硝机理、研发新型低温SCR脱硝催化剂。针对上述问题,本文研究了 Mn基催化剂低温SCR反应机理、H2O和SO2对催化反应路径及催化剂失活的作用机制,研制出具有高活性、高N2选择性和良好抗H2O和SO2中毒性能的Mn-Zr-Ti低温脱硝催化剂,并进行了规模化应用试证,为其工业应用奠定了基础。主要研究内容与结果如下:(1)通过原位红外漫反射光谱研究反应物中间形态及其演变,发现NOx通过双齿硝酸基和单齿亚硝酸基形态与NH3发生氧化还原反应,以O为媒介,电子由N3-经由O迁移至Mn4+并返回至O,O同时捕获H而形成H20,首次揭示了氧介催化机理。(2)通过研究H2O和SO2对催化剂活性的影响,发现了 H2O吸附在活性位点导致催化活性下降,SO2造成铵盐沉积和MnSO4的产生进而导致催化剂失活,提出了盐化失活机制。(3)通过研究H2O和SO2对N2O生成的影响,发现了 H2O和SO2将表面活性位点由Lewis型转变为Br(?)nsted型致其催化氧化能力减弱、吸附NO能力降低和吸附NH3能力提高,从而抑制了 Langmuir-Hinshelwood机制生成N2O。(4)设计并研制出Mn-Zr-Ti催化剂,在160-280℃实现了 NO转化率>99%、N2选择性>97%;通过Co掺杂改性提高了 Mn-Zr-Ti表面Lewis位点、表面自由氧和Mn4+浓度,并强化了催化剂抗S02中毒性能;蜂窝体Mn-Zr-Ti催化剂成型研究及性能评价,在160-280℃实现了 NO转化率>96%,为其工业应用奠定了基础。