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随着经济的快速发展,高消耗、高排放、难循环、低效率的传统粗放型发展模式已无法适应当前社会可持续发展的需求,近年来全国各地爆发了严重的环境资源危机。氮氧化物(NOx)作为主要的污染物,对生态环境和人类健康有着巨大的危害。为了控制NOx的排放,世界各国给予了高度重视。选择性催化还原技术(SCR)被证明是最有效的NOx减排控制技术,而开发低温高性能且经济的SCR催化剂已经成为了国际研究的热点。本文在课题组自主研发的高性能低温SCR催化剂的基础上,通过吸收、改进,采用溶胶-凝胶法制备了一系列催化剂并分析它们的脱硝性能。首先,将氮化硼引入传统CuOx/TiO2催化剂,取得很好的脱硝性能。再掺入Fe调节催化剂活性温度窗口并改进催化性能,通过优化制备了适用于不同温度段的SCR催化剂。最后将研制的低温催化剂投入中试应用。主要研究内容包括：(1)在传统CuOx/TiO2催化剂加入浓硝酸预处理后的hBN后,尤其是hBN含量为10wt.%时,催化性能有了显著提高,在275℃下脱硝率达到90.6%。hBN的引入增加了催化剂的比表面积、NO氧化能力和NOx的吸附性能,同时抑制了催化剂NH3的过度氧化。另外,CuOx/TiO2-hBN催化剂硫中毒可以通过在N2氛围中300℃加热处理即可恢复其催化性能。研究表明,hBN可以作为碳基材料的替代物应用于脱硝催化剂。(2)我们把FeOx添加到CuOx/TiO2-hBN中,采用溶胶-凝胶法制备了铁铜复合催化剂,实验发现通过改变Fe/Cu比可以调节催化剂的活性温度窗口,同时铁铜间的协同作用可提高催化剂的比表面积,有助于提高催化活性。其中,Fe10Ti85BN5,Fe3Cu1Ti85BN5和Fe1Cu3Ti85BN5分别在高温段、中温段和低温段具有较好的催化活性。这一实验结果对于工业生产催化剂配方设计具有一定的指导意义。(3)利用NO氧化生成的N02和低温脱硝催化剂表面沉积的铵盐之间的反应,有效抑制S02和氨气反应引起的硫酸铵、亚硫酸铵等铵盐在低温脱硝催化剂表面的沉积,达到抑制S02引起的低温SCR脱硝催化剂中毒的目的,从而延长低温脱硝催化剂的使用寿命,降低SCR脱硝的运行成本。(4)考虑到工业成本,本实验在实验室研究成果的基础上,采用浸渍法制备出低温SCR脱硝催化剂,并对催化剂进行小型燃煤锅炉烟气的脱硝测试,取得了令人满意的结果。在未经除尘,烟气流速为8m/s,温度为200℃时,催化剂长度为50cm时,脱硝率达到38%左右；换算成标准工业化2m脱硝催化剂模块时,脱硝效率可达85%。