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选择性催化还原(SCR)技术已广泛用于燃煤电站烟气中NOx的去除,然而开发低温NH3-SCR脱硝催化剂仍然是一个挑战。就目前的国内外研究进展来看,脱硝催化剂低温活性不高是影响催化剂应用于燃煤电站的主要问题。活性物质的表面分散性是影响催化剂活性的一个主要原因,目前对于催化剂表面活性物质的分散性研究较少,对于活性物质的分散性的定量分析更是鲜少报道。本文主要针对以上问题,以TiO2-ZrO2为载体,铜、铈氧化物作为活性组分,超声辅助制备CuCe/TiO2-ZrO2催化剂进行低温SCR脱硝性能的研究,借助表征进行分散性的定性分析,并借助多重分形理论对催化剂表面活性物质的分散度进行定量分析。本文通过溶胶-凝胶法制备了 TiO2-ZrO2载体,通过逐步浸渍法将活性组分铜、铈负载在载体上制备CuCe/TiO2-ZrO2催化剂。结果表明铜铈氧化物同时负载在二元载体上时催化剂的脱硝性能最佳,活性物质的分散性更好,在350℃时,CuCe/TiO2-ZrO2(无超声)催化剂的脱硝效率为89.7%。采用超声辅助浸渍法制备CuCe/TiO2-ZrO2催化剂,通过改变超声操作温度、超声持续时间和超声与磁力搅拌顺序比较了不同超声条件下催化剂的脱硝性能,结果表明超声强化活性组分的分散可以明显提高催化剂的脱硝性能;同时分析了不同含量铈负载时Cu-xCe/TiO2-ZrO2催化剂的脱硝性能。为了定性分析催化剂表面活性物质的分散性,通过SEM和AFM电镜分析催化剂表面形貌和表面粗糙度,结果表明采用超声处理可以明显降低催化剂高程分布的平均粗糙度,其中CuCe/TiO2-ZrO2(有超声)催化剂的平均粗糙度为2.62nm。通过多重分形理论结合电镜表征定量的分析催化剂表面的奇异度Aα,结果表明超声处理的CuCe/TiO2-ZrO2催化剂△α为0.543,小于未经超声处理的催化剂0.578,说明表面分散效果较好;结合BET和XPS表征得出超声辅助制备CuCe/TiO2-ZrO2的催化剂的比表面积和孔体积均有所提高,催化剂表面Ce3+的含量有所增加,催化剂表面氧化还原反应增强,提过了催化剂的脱硝性能。同时分析讨论了 NH3和NO+O2在催化剂表面的基团变化,初步研究了反应气体在催化剂表面的反应过程,其中NH3吸附在表面上主要以配位NH3为主;NO吸附在催化剂表面主要以硝酸盐为主;催化剂上的反应主要是配位态的NH3和NO之间发生。催化剂分形维数D0和奇异度△α作为催化剂分散情况的评价指标,将两项标准与催化剂的脱硝性能进行比较。结果表明,对于化学组分不同的催化剂,其表面形貌特征对催化剂的性能影响较小;而对于化学组分相同的催化剂,当催化剂的分形维数越大,脱硝效果越强,多重分形谱的奇异度越小,脱硝效果越好。同时提出了催化剂的分散度、微晶细度和评价准则数的定义,研究了超声强化条件下分散性对催化剂活性的影响。