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随着工业化步伐的加快,全球环境问题日益恶化引起了政府的高度重视。NOx作为PM2.5的主要前驱物之一,是“十三五”规划中提出的新的减排目标。目前,降低NOx最有效的技术是选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR),催化剂的制备和生产是该技术中最为重要的一环,其催化性能直接影响整体的脱硝效果。常用的SCR催化剂是V2O5-W03(Mo03)/TiO2,但V205具有毒性、反应过程中SO2易氧化成S03、NH3易生成N20、造成环境污染,并且该催化剂的低温催化效率较低,不适合工业应用。因此,开发新型的环境友好低温SCR催化剂成为了研究热点。金属有机骨架材料(Metal organic Frameworks,MOFs)具有金属含量高、比表面积大和结构功能多样性等特点,其中MIL系列材料(Materials Institute Lavoisier)作为MOFs材料的典型代表之一,应用于诸多方面尤其是催化方向。MIL-10l(Cr)材料的高金属含量和大比表面积,既可作活性组分又可作载体,并且该材料合成较为简单,同时通过对该材料进行热处理可去除部分有机配体,暴露出更多的金属活性位点,有利于催化,所以在SCR催化剂的制备方面具有较大的发展潜力。本文在无HF条件下,通过水热合成法制备MIL-101(Cr)材料,并利用双溶剂法进一步合成CeO2/MIL-101(Cr)复合材料,后经热处理生成CeO2/quasi-MIL-101(Cr)复合材料,考察不同Ce含量的CeO2/quasi-MIL-101(Cr)催化剂的低温脱硝活性,确定以最佳Ce含量的CeO2/quasi-MIL-101(Cr)催化剂为研究对象,探讨其抗水抗硫性能。首先,在无HF条件下,通过水热合成法制备MIL-10l(Cr)纳米材料,考察不同矿化剂、pH值的改变以及反应温度对反应产物的影响,通过X射线粉末衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)等手段表征,确定了最佳的制备条件:Cr(NO)3·9H2O:H2BDC:H20=1:1:277,用 NaOH(4 mol/L)溶液调 pH 至 2.5,在 200℃ 下水热反应24 h;进一步采用热处理300℃制备出准MOFs材料(quasi-MIL-101(Cr)纳米材料)。将两种催化剂进行脱硝活性测试,结果表明,两种催化剂在NH3-SCR反应中均具有脱硝性能,但由于quasi-MIL-101(Cr)纳米材料通过热处理去除部分有机配体,使得催化剂暴露出更多的金属活性位点,在175-275℃的温度范围内,quasi-MIL-101(Cr)催化剂比MIL-101(Cr)催化剂展现出更高的催化活性,NOx转化率最高为80%。其次,在MIL-101(Cr)纳米材料制备的基础上,通过双溶剂法制备不同含量Ce的CeO2/MIL-101(Cr)复合材料,并进一步通过300℃热处理制备xCeO2/quasi-MIL-101(Cr)复合材料。将 xCeO2/quasi-MIL-101(Cr)和 quasi-MIL-101(Cr)两种催化剂进行脱硝活性测试对比,结果表明,由于Ce具有良好的氧化还原性和氧储存能力,所以Ce的加入有利于提高催化剂的催化活性。在300℃下,xCeO2/quasi-MIL-101(Cr)催化剂的脱硝效率均高达90%以上,且高于 quasi-MIL-10 1(Cr)催化剂的催化活性,其中 0.5 wt%CeO2/quasi-MIL-101(Cr)催化剂展现出了最高的脱硝效率和N2选择性。进一步将该催化剂进行抗硫抗水测试,结果显示,加入SO2和1H20后,催化剂的脱硝活性下降至70%。但停止S02和1H20的加入后,催化剂的脱硝活性上升至80%,说明催化剂具有较好的抗硫抗水性能。最后,在0.5 wt%CeO2/MIL-101(Cr)复合材料制备的基础上,通过改变煅烧温度制备不同结构的0.5 wt%CeO2/MIL-101(Cr)复合材料,将不同结构的0.5 wt%CeO2/MIL-101(Cr)复合材料进行脱硝性能测试。通过测试结果对比表明,在低温条件下(<300℃)两种催化剂均具有脱硝性能,但0.5%CeO2/MIL-101(300)催化剂比0.5%CeO2/MIL-101(600)催化剂具有更高的催化活性。综上所述,金属骨架材料为基础制备的CeO2/quasi-MIL-101(Cr)复合催化剂在低温条件下(T<300℃)展现了良好的脱硝活性和抗水抗硫性能,为解决工业中钒类催化剂的不足拓展了新的思路,同时为开发新型绿色的低温脱硝催化剂提供了有益的建议。