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以燃煤电厂烟气脱硝为对象,采用低温选择性催化还原（SCR）方法,在国内外低温NH3-SCR脱硝过程和相应催化剂研究的基础上,针对目前低温SCR催化剂研究思路的局限性,提出了氟掺杂催化剂的研究思路。本文较系统地研究了氟掺杂氧化钒／氧化钛催化剂的制备及其在低温SCR过程中的反应特性,研究结果为设计新型低温SCR催化剂提供了依据。首先,结合BET、XRD、XPS、ICP、Raman、EPR、PL、FT-IR和UV-vis DRS等技术,研究了F掺杂量、F源和制备方法对催化剂结构、表面特性和低温SCR性能的影响。发现氟掺杂提高了锐钛矿型Ti02的结晶度,增强了氧化钒与氧化钛之间的相互作用,促进了活性组分在载体表面的分散和超氧自由基的形成；在氟掺杂催化剂上,钒和钛之间通过电荷补偿作用形成了更多低价钛和钒,提高了催化剂的氧化还原性能。溶胶-凝胶法较水热法更适合制备含氟催化剂。氟对催化剂活性的促进作用对于不同氟源具有普遍性。以（NH4）2TiF6为氟源,氟掺杂量为[F]/[Ti]=0.0135时催化活性最好；在NO浓度500 ppm、NH3/NO=1.2、O2 5%、空速38893 h-1和0.9 wt%V2O5负载量时,该催化剂在483 K和513 K的反应速率为对照催化剂的3.2倍,NO脱除率分别达到了55%和78%。S02和H20对低温SCR反应有协同抑制效应。其次,在上述催化剂表征结果基础上,建立了氟掺杂氧化钒／氧化钛分子簇模型,采用密度泛函方法计算了催化剂表面的疏水性,发现氟掺杂提高了氧化钒／氧化钛表面对H20的亲和性,验证了实验中得到的电荷补偿作用。再者,以商业SCR催化剂为对比,利用EPR光谱等研究了反应物在氟掺杂氧化钒／氧化钛表面的吸附过程。结果表明NO（或NH3）和02在氧化钒／氧化钛表面吸附使得V4+和超氧自由基增加,即存在一个“两步骤”过程：NO或NH3通过提供电子先使V向低价还原,并产生氧空位,然后在低价V上吸附O2形成超氧自由基。而氟掺杂促进了该“两步骤”过程中V4+和超氧自由基的形成。氟掺杂增强了催化剂表面对NO的吸附,且不同氟掺杂量催化剂对NO的亲和性与其低温SCR催化活性变化趋势一致。最后,在上部分研究内容基础上,采用“两步骤”过程较深入地解释了S02和H20对催化剂脱硝过程的抑制机理。发现H20对NO和02共吸附的影响主要是抑制“两步骤”过程中超氧自由基的形成,而对NH3和02共吸附的影响主要是抑制“两步骤”过程中钒的还原；S02对NO（或NH3）和02共吸附中的“两步骤”过程同时有促进和竞争两种作用,且这两种作用存在一定平衡；SO2和H20共存时严重抑制了V4+和超氧自由基的形成。同时,通过上述研究结果揭示出在氟掺杂氧化钒／氧化钛催化剂上存在Langmuir-Hinshelwood机制,确定了“两步骤”过程在低温SCR反应过程中的重要性。