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针对 NH?-SCR 技术中 VWTi 催化剂易受烟气重金属（如 Pb）中毒失活问题，研究人员探究 Pb 与 Cr 共存对催化剂的影响。发现二者共存时 NO?转化率显著提升，且抑制 N?O 生成，为抗重金属中毒催化剂设计提供新策略。
在工业烟气治理的舞台上，氮氧化物（NO?）的有效控制始终是环保领域的核心议题。选择性催化还原（SCR）技术凭借高效的脱硝能力，成为燃煤电厂、垃圾焚烧厂等固定源减排的主力军，而 V?O?-WO?/TiO?（VWTi）催化剂则是这一技术的 “灵魂担当”。它在 300–400°C 的最佳工作温度区间内表现出色，可偏偏这个温度区间让它在工业应用中不得不 “冲锋在前”—— 被安置在除尘器之前，直面烟气中的飞灰磨损。更棘手的是，烟气中诸如碱金属、重金属铅（Pb）、二氧化硫等 “不速之客”，常常会对催化剂的活性位点发起 “攻击”，导致其失活，尤其是垃圾焚烧炉烟气中高浓度的重金属，更是让 VWTi 催化剂的 “抗毒” 能力面临严峻考验。
Pb 作为垃圾焚烧和工业锅炉烟气中的常见重金属，早已被证实是 VWTi 催化剂的 “劲敌”。它会扭曲催化剂表面的 VO?活性中心，掠夺路易斯（Lewis）酸位点，压制氧化还原能力，最终让 NO?的转化率大幅下滑。而另一位 “不友好的访客” 铬（Cr），虽然低含量时可能通过形成氧空位、增强酸性和氧化还原性对脱硝活性略有提升，但当沉积量超过 2 wt.% 时，反而会抑制 NO?转化，更麻烦的是，它还会促使有害的 N?O 生成。然而，在复杂的烟气环境中，多种重金属往往是 “组团作案”，但目前针对 Pb 与其他重金属共存时的中毒机制及催化剂抗毒策略的研究却十分有限。
为了破解这一困境，国内研究人员开展了一项颇具突破性的研究，相关成果发表在《Fuel》上。他们将目光聚焦于 Pb 与 Cr 这两种典型重金属共存时对 VWTi 催化剂的影响，试图揭开二者相互作用的神秘面纱，为提升催化剂的抗铅中毒能力找到新路径。
研究人员主要采用了 X 射线光电子能谱（XPS）、X 射线衍射（XRD）、氢气程序升温还原（H?-TPR）、氨气程序升温脱附（NH?-TPD）、拉曼光谱等表征手段，结合原位漫反射红外傅里叶变换光谱（in-situ DRIFTS）实验，深入探究了催化剂的物理化学性质变化、Pb 与 Cr 的存在状态及相互作用机制。
催化性能研究
在 200–500°C 温度范围、24000 h?1 空速（GHSV）条件下，研究人员对比了 VWTi、Pb-VWTi、Cr-VWTi 和 Pb&Cr-VWTi 催化剂的脱硝性能。结果显示，新鲜 VWTi 催化剂在全温度段都展现出优异的 NO?转化效率，而单一 Pb 中毒的 Pb-VWTi 催化剂 NO?转化率全程低于 50%，仅在部分温度区间略超 40%。令人惊喜的是，当 Pb 与 Cr 共存时，Pb&Cr-VWTi 催化剂的表现截然不同：在 250–500°C 温度窗口内，其 NO?转化率约为 Pb-VWTi 的两倍，在 300°C 时达到 2.02 倍，350°C 时达 2.04 倍，且 350°C 时 NO?转化率超过 95%。这表明 Cr 的加入显著缓解了 Pb 对催化剂的中毒效应。
催化剂表征与作用机制
通过 XPS 分析发现，Pb 与 Cr 在催化剂表面发生了氧化还原反应（V?? + Cr?? → V?? + Cr3?）。这一反应可谓是 “一箭双雕”：一方面，它提高了催化剂表面 V??和活性氧物种（Oα）的浓度，恢复了被 Pb 扭曲的 VO?活性位点，增强了 Lewis 酸度，从而重新激活了催化剂的脱硝活性；另一方面，Pb 与 Cr 的协同作用减少了 Cr 引入时生成的–OH 基团，抑制了通过 Eley-Rideal 机理发生的 NH?氧化和非选择性催化还原（NSCR）反应，进而降低了 N?O 的生成，解决了 Cr 单独存在时带来的副产物难题。
结论与意义
这项研究首次揭示了 Pb 与 Cr 在 VWTi 催化剂表面的 “解毒” 协同效应，为应对复杂烟气环境中多重金属中毒问题提供了全新的思路。通过重金属间的强相互作用来调控催化剂活性位点的状态，不仅为设计高抗铅中毒的 SCR 催化剂开辟了新路径，也为工业烟气治理中催化剂的长寿命稳定运行提供了理论支撑。在环保要求日益严苛的今天，该研究成果有望推动 NH?-SCR 技术向更高效、更耐用的方向发展，助力实现工业源 NO?排放的深度控制与绿色可持续发展。
