众所周知,NO_x是引起光化学烟雾的主要成分之一。NO_x对人类健康、生产生活、自然环境等造成严重的后果。我国政府在“十二五’期间明确提出了氮氧化物的总量控制目标。选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,简称SCR）技术是世界上应用最多的烟气脱硝技术,如何在低温（<150℃）条件下实现NO_x高效率的转化已是学术界关注已久的问题。目前SCR技术没有在商业上广泛应用的主要障碍是低温活性低、温度窗口窄、抗硫能力差、反应机理不明确等。针对以上问题本文通过溶胶凝胶法合成Mn-Fe/TiO₂催化剂,并对其性能进行优化,随后合成了不同掺杂元素的锰系列催化剂。利用X射线衍射（XRD）、比表面积空体积（BET）、原位漫反射红外傅立叶变换光谱（DRIFTS）、程序升温还原（TPR）、程序升温脱附（TPD）等手段对催化剂做了系统的表征,并初步探讨了SCR反应机理。首先,考察了操作参数对Mn-Fe/TiO₂催化剂性能的影响。研究发现,水含量为8%,氧含量为4%,空速为30000 h^-1,活性组分Fe负载量与Ti摩尔比为0.24,焙烧温度为400℃,催化剂表现出最佳的脱硝性能。Fe负载量增加,催化剂的脱硝活性提高,但其抗硫性能逐渐下降。Fe和Mn的氧化物以无定形状态分布在锐钛矿型TiO₂载体的表面,同时发现催化剂的储氧能力和酸性也随着Fe负载量增加而增强,说明Fe负载量增加促进了NH₃在催化剂表面的活化。研究发现,增大焙烧温度可以提高催化剂低温SCR活性。焙烧温度提高,锐钛矿TiO₂结晶度增强,比表面积下降,同时催化剂的氧化还原性与吸附能力逐渐降低。其次,采用傅立叶红外表征考察Mn-Fe/TiO₂催化剂SCR反应机理,测试结果表明,NH₃吸附在催化剂表面Mn的Lewis酸性点上形成配位态的NH₃,而在Br?nsted酸性点上形成NH₄⁺。催化剂表面L酸位的NH₃与B酸位的亚硝酸盐类物质反应,说明在催化剂表面存在着L-H和E-R两种反应机理。催化剂发生SCR反应时配位态的NH₃与亚硝酸盐反应进而完成整个SCR反应。最后,在此研究基础上,本文通过负载Ce、Sm、Fe、Cu、Ni等金属元素对催化剂Mn/TiO₂进行优化改性,研究结果发现,不同金属元素的负载可以改变催化剂的脱硝性能和抗硫性能。Fe和Ni的负载能够降低载体TiO₂的结晶度,增强催化剂的氧化还原性能。Ce和Sm的掺杂能有效抑制催化剂表面硫酸化的进程,但催化剂表面生成的是难溶性硫酸盐或硫酸铵盐类物质,致使水洗后无法达到100%的原始NO_x去除率。