氮氧化物（NO_x）是造成大气污染的主要污染物之一，《2021年中国生态环境统计年报》数据显示，2021年全国NO_x排放量为988.4万吨，占全年废气污染物排放量的41.3%。氨选择催化还原（NH₃-SCR）是消除NO_x的有效手段，V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂已在燃煤电厂应用。然而，随着环保要求、工艺条件的变化，开发新型低温高效、宽温度窗口、耐H₂O/SO₂、稳定性强的SCR催化剂势在必行。探明NH₃-SCR反应机理，理解催化剂的中毒与抗毒机制，是开发新型SCR催化剂的前提。

1. 中国科学院城市环境研究所亮点文章：TiO2修饰的CeVO4催化剂用于NH3选择性催化还原NOx

中国科学院城市环境研究所单文坡研究员团队采用均相沉淀法制备了TiO₂改性CeVO₄催化剂，其中CeVTi₅催化剂在高体积空速（GHSV）下表现出最佳的低温选择性催化还原（NH₃-SCR）活性。CeVTi₅催化剂也表现出良好的H₂O和SO₂耐久性。研究人员采用XRD、BET、Raman光谱、程序升温还原H₂（H₂-TPR）、XPS和NH₃-TPD对催化剂进行了表征，证明材料的成功合成。研究发现，TiO₂的引入减小了CeVO₄的晶粒尺寸，增加了催化剂比表面积和路易斯酸位点的数量，促进了活性Ce和V物种的分散，增强了Ce、V和Ti之间的氧化还原能力和相互作用，这有利于NH₃-SCR反应。根据原位DRIFTS结果，TiO₂的改性增加了路易斯酸位点的数量，促进了NO_x的吸附。在CeVTi₅催化剂上，NH₃-SCR反应同时遵循Langmuir -Hinshelwood和Eley-Rideal机制，而在CeVO₄催化剂上只观察到Eley-Rideal机制。

相关研究成果以“TiO₂-modified CeVO₄ catalyst for the selective catalytic reduction of NO_x with NH₃†”为题发表在国际知名期刊CatalysisScience &Technology上。

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2. Applied Catalysis B：现实环境与实验室Cu/SSZ-13 SCR催化剂加速老化的对比研究

近日，太平洋西北国家实验室综合催化研究所Feng Gao通过广泛的催化剂表征方法，揭示了实验室加速老化和现实环境老化之间的差距。对6种代表性催化剂之间的深入比较研究，从而获得不同老化机制下原子水平的Cu转化相关结论。

相关研究工作以“A comparative study between real-world and laboratory accelerated aging of Cu/SSZ-13 SCR catalysts”为题发表在国际顶级期刊Applied Catalysis B上。

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3. ACS Catal.：Fe-沸石上NH3-SCR机理的原位光谱研究

日本北海道大学Ken-ichi Shimizu教授采用原位/操作光谱（红外、紫外和Fe-edge X射线吸收近边结构）和密度泛函理论（DFT）计算，研究了在300℃下NH₃（NH₃-SCR）对铁交换丝光沸石（MOR）分子筛选择性催化还原NO的还原/氧化半循环。不同的光谱结果表明，在还原半循环（NO+NH₃）中，Fe³⁺还原为Fe²⁺，同时形成N₂和H₂O。在随后的氧化半循环中（在O₂或NO+O₂下），Fe²⁺被再氧化为Fe³⁺。还原半循环包括几个基本步骤。在低温（<100℃）下，Fe³⁺-OH还原产生Fe²⁺和NO⁺，而在100℃的NH₃暴露下，观察到NO⁺还原驱动N₂形成。在瞬态条件下，当B-NH₃覆盖率较低时，Brønsted酸位点（B-NH₃）上的氨与NO反应生成N₂，表明B-NH₃会参与反应。同时，过渡态计算理论上表明，由[Fe³⁺(OH^-)₂]⁺和气态NO形成亚硝酸（HONO）中间体是一个简单的过程（E_a=29.2 kJ/mol）。结合实验观察和DFT计算，本文提出了Fe-沸石上还原半循环的机理：[Fe³⁺(OH^-)₂]⁺被NO还原生成HONO中间体，HONO中间体与Brønsted酸位点上的NH₃反应，通过NO⁺生成H₂O和N₂。基于上述机理见解，对不同Fe荷载和Si/Al比的Fe-沸石（MOR和β）进行了NH₃-SCR反应。结果表明，具有大量Brønsted酸位点的含2.7 wt %铁-沸石（Si/Al比为5），在低温区域显示出最高的NO_x转化率。

相关研究成果以“In Situ/Operando Spectroscopic Studies on the NH₃-SCR Mechanism over Fe-Zeolites”为题发表在ACS Catal.上。

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4. 上海大学ACS Catalysis：Ce4+-SO42–配对位点促进氮氧化物的选择性催化还原及其对SO2的耐受性提升

最近，上海大学张登松团队提出了一种通过硫掺杂提高催化剂对SO₂的耐受性以提高氮氧化物催化还原效率的方法。该方法利用硫掺杂剂大量形成双联桥式硫酸盐，配位于CeO₂催化剂的表面上，并通过强电负性使相邻的Ce原子变成电荷缺陷。这种电子效应有助于减弱CeO₂与SO₂之间的电子相互作用，从而抑制SO₂的吸附和氧化，同时减缓CeO₂催化剂的氧化能力。此外，该方法还可以缓解氮氧化物的氧化，生成SCR反应的NO₂/亚硝酸盐活性物种，并增加Ce⁴⁺–SO₄^2–配对位点上的Brønsted酸位点，进一步提高催化效率。相关成果以“Boosting SO^2-Tolerant Catalytic Reduction of NOxvia Selective Adsorption and Activation of Reactants over Ce⁴⁺–SO₄^2– Pair Sites”发表在ACS Catalysis上。

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5. 北化工刘志明Chem. Eng. J：Mn-Co强相互作用增强催化剂抗硫性能

北京化工大学刘志明教授课题组开发了一种多孔球形MnCoO_x脱硝催化剂，与MnO_x催化剂相比，MnCoO_x表现出更高的低温活性和抗SO₂性能。在75-200 ^oC之间，Mn(5)Co(5)O_x达到了85%以上的NO_x转化率。在SO₂存在时，Mn(5)Co(5)O_x的NO_x转化率可以保持在85%以上10小时，且切断SO₂后活性可以恢复。Mn-Co之间的强相互作用体现在：（1）增强了催化剂的氧化还原能力，有利于NO的活化；（2）抑制了MnSO₄的生成，从而了提高了MnCoO_x的抗硫性能。

相关研究工作以“Mechanistic investigation of the enhanced SO₂ resistance of Co-modified MnO_x catalyst for the selective catalytic reduction of NO_x by NH₃”为题发表在国际顶级期刊Chemical Engineering Journal上。

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6. ACS Catal.：Cu-CHA催化剂上低温标准SCR稳态速率预测

近日，意大利米兰理工大学Enrico Tronconi教授团队研究了在Cu沸石上的RHC，并完成了NH₃-SCR低温氧化还原循环的动力学分析，调研了在不同条件下（不同温度和O₂进料浓度），O₂对Cu^I阳离子的再氧化。随后，研究人员将RHC和OHC速率等同起来，并将其与类似反应条件下的稳态SCR测量结果进行对比。通过运行专用的瞬态和稳态实验，本研究在化学计量学和动力学方面评估标准SCR氧化还原循环的闭合性，并开发一个严格耦合RHC和OHC的氧化还原模型，以描述Cu-CHA催化剂的DeNO_x性能。这些结果表明，复杂的稳态SCR反应网络被合理地分解为两个氧化还原半循环，并提供了在Cu-CHA催化剂上的标准SCR氧化还原循环的化学计量和动力学上的一致性闭合。相关研究成果以“Dual-Site RHC and OHC Transient Kinetics Predict LowT Standard SCR Steady-State Rates over a Cu-CHA Catalyst”为题发表在国际知名期刊ACS Catalysis上。

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7. 贺泓院士Catal. Sci. Technol.：Cu-SSZ-13的优异低温NH3-SCR活性和耐水性的DFT研究

中国科学院生态环境研究中心贺泓院士团队采用密度泛函理论（DFT）计算研究了Cu-SSZ-13上完整的标准NH₃-SCR反应途径，并报道了Cu-SSZ-13上水/OH官能团介导的NH₃-SCR机制。研究发现，Cu位点NO的活化和水的参与显著降低了Cu^IIOH(NH₃)₃⁺活性位点再生的能量障碍。此外，质子酸和Cu-OH位点的耦合作用不仅缩短了反应途径，而且进一步降低了关键中间体NH₂NO分解的能量屏障。这些发现促进了对NH₃-SCR反应的原子水平的理解，并为微孔Cu-SSZ-13催化剂的优异低温NH₃-SCR活性和耐水性提供了见解。研究成果以题为“Promotion of the selective catalytic reduction of NO_x with NH₃ over microporous Cu-SSZ-13 by H₂O and OH groups at low temperatures: a density functional theory study”发表在知名期刊Catal. Sci. Technol.上，何广智副研究员为本文共同通讯作者。

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8. 上海电力大学郭瑞堂教授课题组Fuel：Nb改性的CuCeOx 催化剂对低温NH3-SCR技术选择性催化还原 NO的促进作用

近日，上海电力大学郭瑞堂教授课题组采用柠檬酸法获得了不同Nb掺杂比的CuCeO_x和CuCeNbO_x-k ，并应用于NH₃-SCR技术。活性测试结果表明，Nb的添加有效地改善了低温SCR性能。其中，CuCeNbO_x-0.4催化剂具有最好的SCR活性,在185-370℃下NO转化率大于90%、最高的N₂选择性、优异的SO₂&H₂O阻力和热稳定性。大量表征分析表明，CuCeNbO_X-0.4具有最大的比表面积、最强的表面酸性和最优异的氧化还原性能。原位DRIFT结论表明Nb修饰可以产生更多的活化物种，增强ad-NH₃和ad-NO_X的反应活性，CuCeNbO_x-0.4上的SCR反应主要遵循 Langmuir-Hinshelwood(LH)和 Eley-Rideal(ER）机制。此外，Nb掺杂还形成了双氧化还原循环（Cu²⁺+Nb⁴⁺↔ Cu⁺+Nb⁵⁺，Cu²⁺+Ce³⁺↔ Cu⁺+Ce⁴⁺）,有利于低温SCR反应。相关研究成果以“Promotional role of Nb modification on CuCeOx catalyst for low temperature selective catalytic reduction of NO with NH3: A mechanism investigation”为题发表在Fuel上。

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