低温SCR脱硝催化剂因其操作环境较清洁、费用低廉等特点,具有代替传统V-W-Ti商用催化剂的潜力。Mn-Ti体系催化剂因其独特的的低温催化能力,近年来引起研究者的广泛关注。但此类催化剂存在如下问题:一是为了保证制备中锐钛矿TiO₂不发生相变,催化剂中Mn²⁺的氧化过程进行不彻底;二是催化剂焙烧过程中,催化剂晶粒容易发生团聚烧结的现象。上述问题在很大程度限制了Mn-Ti体系催化剂在工业的应用。因此,提出一种高效、廉价、易操作的改性手段解决上述问题并提升Mn-Ti体系催化剂的低温催化能力是优化脱硝技术的一项重要课题。本工作选取了具有自发极化和辐射远红外线性能的电气石作为改性材料,对Mn-Ti体系中具有代表性的FeMnTiO_x催化剂进行改性。采用溶胶凝胶法将电气石粉体与FeMnTiO_x催化剂进行复合,通过固定床脱硝反应装置测试复合催化剂的催化活性变化;采用XRD、N₂吸附、SEM、TEM、XPS、FTIR、H₂-TPR以及NH₃-TPD等测试手段分析了电气石的添加量以及粒径对FeMnTiO_x晶体结构、比表面积、微观形貌以及表面特性的影响。研究发现电气石能够提升FeMnTiO_x催化剂的NO转化率,并且NO转化率会随着电气石的加入量增加而增大,最终在5%wt加入条件下达到稳定值。当电气石细化后,FeMnTiO_x催化剂的NO转化率会继续提升,最高NO转化率可以达到95%并在130℃仍能保持80%的NO转化率。进一步分析发现,电气石自发极化和远红外辐射效应能够改变FeMnTiO_x催化剂晶粒的生长方式,使其尺寸变小的同时分散性得到提升的同时,形成纳米球和壳层负载两种结构,有效减缓催化剂的孔内扩散效应。在后续的制备过程中,材料接触氧气的几率会得到提升,表面会形成更多的表面氧和高价Mn离子,导致催化剂NH₃脱氢和NO氧化的能力增加。此外电气石细化后其内部抵消或吸收的部分自发极化电场和远红外辐射会释放出来,在促进催化剂晶粒尺寸减小、分散度提升的同时,使催化剂的主要的微观形态由纳米球型向壳层包覆结构转变。上述现象导致了催化剂在焙烧过程中形成更多的表面氧和高价Mn离子,提升了催化剂NH₃脱氢和NO氧化的能力的同时,孔内扩散的的现象基本得以消除。