1.1研究背景及意义

截至2018年底，我国汽车保有量达2.4亿辆，其中，柴油车0.2亿辆，占汽车保有量的9.4%，中、重型商用柴油车约767万辆，占汽车保有量的3.6%。同期，我国由汽车排放的氮氧化物(NO_x）和颗粒物(Particulate Matter，简称PM）总量分别为574.3万吨和50.9万吨，其中，由柴油车排放的NO_x占汽车NO_x排放总量的约70%，PM占比超过90%。由此可见，保有量占比仅有3.6%的柴油车排放的NO_x占比却高达70%，PM占比更是超过90%，所以，减少柴油车NO_x和PM的排放是减少我国汽车NO_x和PM排放的主要途径。

柴油机排放的NO_x和直径低于2.5μm的PM物资是造成酸雨、光化学污染和雾霾天气的直接原因或重要的前驱体，控制柴油车NO_x和PM的排放由此显得尤为重要。

影响柴油车排放总量的因素很多，为控制柴油车污染物的排放，从车辆技术出发，排放控制技术主要包括发动机机内净化技术和排气后处理（Exhaust After-treatment)技术两类。

由于目前的机内净化技术还不能同时降低氮氧化物和颗粒物的排放，因此，柴油机主要采用排气后处理技术来减少NO_x和PM的排放。柴油机排气后处理技术主要分为两条技术路线：一是优化燃烧 选择性催化还原（SCR，Selective Catalytic Reduction）技术路线；二是废气再循环（EGR, Exhaust Gas Recirculation） 颗粒过滤器(DPF, Diesel Particulate Filter)技术路线。

其中SCR技术路线的运用更为广泛，SCR技术通过向柴油机排气反应体系中补充还原剂如氨，使排气中的NO_x和还原剂在SCR催化剂上发生催化还原反应，生成无害的N₂和水后排入大气。对比于DPF技术路线，由于所有引起机内NO_x增加、PM减少的技术手段都不同程度的提高了燃烧速率和燃烧最高压力，使燃烧提前结束，更有利于发动机做功并使油耗降低，^[2]因此SCR技术路线比DPF路线的燃油经济性好，这是SCR技术在欧洲获得广泛应用的重要原因。

我国己经于2017年1月1日起正式实施中、重型柴油车第V阶段排放法规。第Ⅵ阶段排放标准或将于2020年7月1日开始全面实施。为满足国家排放法规的要求，目前，国内市场上绝大多数中、重型柴油车均采用SCR后处理技术以减少柴油车NO_x的排放，从而引起了人们对SCR催化剂应用效果和性能的高度关注。

1.2国内外研究现状

目前，市场上绝大多数的SCR后处理装置的催化剂和还原剂分别是钒基SCR催化剂和尿素水溶液。钒基催化剂的应用历史比较长，大量运用于早期火电厂燃油和燃煤锅炉废气排放控制中的脱硝工艺，沿用至今，应用技术已经比较成熟。

钒基SCR催化剂具有中温活性高，温度窗口适合于车用柴油机的常规排气温度，以及抗硫性好、价格低廉等诸多优势，是当前应用最为广泛的中、重型柴油车SCR催化剂。但钒基催化剂在低温区间对NO_x的转化效率较低，且高温热稳定性上存在不足，在车用催化剂的实际应用中往往存在钒泄漏的问题。