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传统三效催化剂仅能在理论空燃比附近,即空燃比为14.6左右时,实现机动车尾气中NOx污染物的有效脱除,而柴油发动机的富氧燃烧条件会导致三效催化剂脱硝性能的明显下降。以碳氢化物为还原剂的选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction with Hydrocarbons, HC-SCR)被认为是一种具有发展潜力的针对柴油机动车尾气控制的NOx脱除技术,但是目前其脱硝效率尚不能满足实际应用的要求。尤其是金属氧化物类催化剂,虽然其具有水热稳定性好和生产成本低廉的优势,但其较低的低温活性限制了该类催化剂的实际应用。针对这一问题,本文采用尿素均匀共沉淀-浸渍法合成了新型Cu/Ti1-xCeXO2-δ和Cu/Ti1-xZrxO2-δ复合氧化物催化剂,并对其富氧条件下的C3H6-SCR反应活性进行了测试。通过系统的现代表征手段和原位红外分析技术考察了催化剂晶体结构和物理化学性质对催化剂反应活性及催化剂表面中间体反应行为的影响,并对催化剂的反应机理进行了深入探讨。具体研究内容如下：(1)通过尿素均匀共沉淀-浸渍法合成了大比表面积的Cu/Ti1-xCexO2-δ复合氧化物催化剂(Ce/(Ti+Ce)的摩尔比定义为x),其比表面积为200～275m2/g。相对于单一金属氧化物载体的Cu/TiO2和Cu/CeO2催化剂,Ti-O-Ce复合键的生成增加了催化剂的缺陷位数量,并由此诱导了更多表面Lewis酸性位的形成,同时提高了催化剂表面Cu2+和表面吸附氧物种的比例。x=0.1-0.2时,催化剂的NOx转化率值明显高于Cu/TiO2催化剂；x≥0.3时,产物NO2产率提高并导致了催化剂NOx转化率的降低。x=0.1时,催化剂具有最强的NO和C3H6活化能力,提高了活化物种硝酸盐、甲酸盐及乙酸盐的反应性能,增加了高活性反应中间体-NCO物种的表面浓度,从而导致了该催化剂脱硝性能的显著增强。(2)通过尿素均匀共沉淀-浸渍法合成了高分散性的Cu/Ti1-xZrxO2-δ复合氧化物催化剂(Zr/(Ti+Zr)的摩尔比定义为x)。相对于Cu/Ti1-xCexO2-δ复合氧化物催化剂,Cu/Ti1-xZrxO2-δ复合氧化物催化剂的C3H6-SCR反应活性进一步提高,同时降低了产物NO2的产率。其中,Cu/Ti0.7Zr0.3O2-δ催化剂的低温活性最佳,最高NO转化率为76.8%,对应温度为275℃。Ti-O-Zr复合键的生成破坏了Ti02原有的对称晶体结构和电荷平衡,并由此诱导了更多缺陷位产生,增加了催化剂表面吸附位点和反应位点数量,进而提高了催化剂的NO吸附和活化能力,有利于C3H6-SCR反应的有效进行。(3)采用原位红外技术研究了Cu/Ti0.7Zr0.3O2-δ复合氧化物催化剂的反应机理。相对于Cu/Ti02和Ti0.7Zr0.3O2-δ催化剂,Cu/Ti0.7Zr0.3O2-δ催化剂具有更强的NO和C3H6活化能力,催化剂表面高活性反应中间体-NCO物种的浓度也明显提高。此外,Cu、Ti、Zr组分的共存诱导了新的反应中间体-CN物种的生成。在-NCO和-CN物种的生成反应中,C3H6的活化是其限速步骤。C3H6-SCR反应中,Cu/Ti0.7Zr0.3O2-δ催化剂呈现双途径N2生成机制：1)通过-NCO物种的水解反应；2)通过-CN物种与硝酸盐或N02的反应。(4)抗硫测试发现,S02存在导致Cu/Ti0.7Zr0.3O2-δ催化剂的低温SCR反应活性(150-250℃)受到抑制,而反应温度高于275℃时,催化剂的NO转化率略有提高。催化剂低温活性降低的原因在于NO和S02的竞争性吸附以及催化剂硫化对C3H6活化的抑制作用。SO2对C3H6活化的抑制作用随反应温度升高而缓解,反应温度高于275℃时,C3H6能够被有效地活化为乙酸盐并参与到-NCO物种的生成反应中；同时-CN物种与SO2或硫酸盐反应生成-NCO物种。高温区催化剂表面-NCO物种浓度的增加是该催化剂抗硫性能提高的重要原因。