磷改性MnOx /TiO2 催化剂在低温NH3 -SCR脱硝中的性能优化与机理研究

针对传统V2 O5 基催化剂活性温度窗口窄、N2 O选择性高等问题，研究人员通过磷改性策略提升MnOx /TiO2 催化剂的NH3 -SCR性能。结果表明，MnTi-P0.03 催化剂活性窗口拓宽30℃，N2 O生成量降低35%，为低温脱硝催化剂设计提供了新思路。

　　

随着化石燃料燃烧产生的氮氧化物(NO_x
)引发雾霾和酸雨等环境问题，选择性催化还原(NH₃
-SCR)技术成为治理关键。尽管商用V₂
O₅
-WO₃
/TiO₂
催化剂效果显著，但其毒性、SO₂
氧化性强及320-400℃的狭窄活性窗口制约了应用。锰基催化剂虽在低温段表现优异，却面临N₂
O副产物多和温度适应性差的双重挑战。

江苏生态与环境研究团队创新性地采用磷改性策略，通过水解-浸渍法制备MnTi-P_x
催化剂。研究发现，适量磷掺杂使MnTi-P_0.03
催化剂的T90活性窗口拓宽至165-300℃，270℃时N₂
O浓度降低35%。该成果发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》，揭示了磷调控Mn⁴⁺
含量与NH₃
活化平衡的分子机制。

研究采用X射线衍射(XRD)、N₂
吸附-脱附(BET)、透射电镜(TEM)分析材料结构，结合X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H₂
-TPR)和原位漫反射红外光谱(DRIFTs)探究表面特性。实验样本通过控制P/Ti原子比(0-0.07)制备系列催化剂。

催化剂制备
通过水解沉淀法合成Ti-P_x
载体，磷酸与钛酸四丁酯反应后经500℃煅烧，再负载MnOx制得催化剂。

催化性能
MnTi-P_0.03
在>210℃时NO_x
转化率显著提升，但<180℃活性降低。磷改性抑制NH₃
过度活化生成的-NH中间体，从而减少NSCR副反应。

表征分析
XPS显示P掺杂使Mn⁴⁺
/Mn³⁺
比值提高27%，但H₂
-TPR表明还原峰温度升高，说明氧化还原能力减弱。NH₃
-TPD证实酸性位点增加，DRIFTs证明P抑制了NH₃
→-NH的过度转化。

结论与意义
该研究阐明了磷通过调控MnOx分散度与价态分布，在拓宽温度窗口（30℃）和抑制N₂
O生成（35%）方面的双功能作用。Zhong Zhaoxiang团队指出，适度降低氧化还原性可平衡NH₃
活化与副反应控制，为设计非钒基脱硝催化剂提供了理论依据。这项技术在燃煤电厂低温烟气处理中具有重要应用前景。