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氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要来源之一,低温选择性催化还原(SCR)脱硝技术是近年来新兴的一项烟气脱硝技术,也是国内烟气脱硝领域研究的一大热点。但是,目前的低温SCR脱硝技术离规模化工业应用尚有一段距离,主要原因是催化剂在低温条件下极易发生SO2中毒,即使在脱硫后烟气中SO2浓度非常低的情况下,催化剂也同样会失活,已经严重阻碍了低温SCR脱硝技术的推广应用。因此,制备具有抗硫性能的高活性催化剂是推广应用低温SCR脱硝技术的关键。近年来,由于核壳结构的纳米复合材料具有很多优异的性质,它可同时具备核层和壳层材料的性能,又不同于其中的单一材料,而且具有一定的可操作性,可根据需要对复合材料的性质进行调控,因此,以TiO2为基的核壳结构纳米材料的研究受到广大研究者的青睐。本文利用两步法制备出了具有抗硫性能的高活性TiO2基核壳结构催化剂,并通过不同的表征手段,对催化剂的物理化学性质及其在低温SCR反应中的性能进行了研究。首先,利用两步水热法制备出了 Ce02@TiO2颗粒状核壳结构催化剂,发现其具有明显的核壳型结构,且外壳是以无定型的TiO2形式存在的,可以避免活性中心遭受SO2的侵蚀。该催化剂具有较高的活性和稳定性、良好的N2选择性,以及较好的抗硫抗水性能;当通入SO2后,该催化剂的脱硝效率能维持在100%长达2.25个小时,当撤去SO2后,其脱硝效率能在2个小时内恢复并稳定至96.2%。对该催化剂进行了TEM、HR-TEM、XRD和BET表征测试,结果表明该催化剂具有较大的比表面积,活性位点很好的分散在催化剂的表面。根据NH3-TPD、H2-TPR和XPS分析结果表明,该催化剂较高的脱硝活性是由于NH3吸附能力的增强和活性氧组分的增加。其次,利用两步法制备出了 MnOx@TiO2棒状核壳结构催化剂,发现其MnOx纳米棒结构上完好的包裹着TiO2晶体颗粒,形成核壳型结构。该催化剂具有很高的脱硝活性、稳定性和N2选择性,并且具有比Mn02、TiO2和MnO2/TiO2纳米催化剂更好的抗硫抗水性能;当温度为130℃时该催化剂的脱硝效率达到100%。对该催化剂进行了一系列的表征测试,其中BET结果表明该催化剂拥有丰富的介孔结构,活性位点很好的分散在催化剂的表面;NH3-TPD和H2-TPR分析结果表明,该催化剂的高脱硝活性是由于其具有较多的Lewis酸性位点和较强的还原能力。最后,将Mn-Ce复合氧化物作为内核,利用两步法制备出了 MnOx-Ce02@Ti02核壳结构催化剂,发现其呈现出了明显的核壳结构。该催化剂同样具有很高的脱硝活性、稳定性和N2选择性,以及较好的抗硫抗水性能;当温度为160℃时该催化剂的脱硝效率达到100%。通过一系列的表征测试分析结果表明,该催化剂的高脱硝活性是由于其具有较大的比表面积、较多的Lewis酸性位点和较强的还原能力。通过本文的系统研究,明确了 TiO2基核壳结构催化剂在低温SCR脱硝反应中的性能影响,初步得出了核壳结构催化剂的抗硫机理,为今后更进一步研究具有高抗硫性能的高活性催化剂提供了理论基础,向低温SCR脱硝催化剂的大规模工业应用更近了一步,具有重要的环境、经济和社会意义。