氮氧化物（NO_x）是造成大气PM 2.5与臭氧污染的重要前体物。燃气轮机、钢铁球团等工业装置产生的烟气温度普遍高达450‑550℃，传统商用钒基脱硝催化剂最佳工作温度为300‑420℃，高温运行下极易发生载体晶相转变、活性组分烧结团聚导致催化剂快速失活，还会加剧氨气非选择性氧化。工业生产中普遍采用 “降温‑脱硫‑脱硝” 工艺，设备投入大、热能损耗严重。现有中低温脱硝催化剂难以适配高温烟气工况，开发高性能高温NH₃‑SCR脱硝催化剂并深入探索SO₂对高温脱硝催化剂的作用机制迫在眉睫。

基于此，中国科学院兰州化学物理研究所精细石油化工中间体国家工程研究中心工业催化团队针对高温NH₃-SCR反应特点，以PMMA胶晶模板法合成了系列3DOM CeWTi_1-x-Si_xO₂催化剂，揭示了SO₂在高温脱硝过程中起促进作用的内在机理。

系列表征结果表明，Si元素通过掺杂进入Ti基体，构筑了稳定的三维框架结构，有效提升了催化剂高温热稳定性。烟气中的SO₂可在催化剂表面转化形成高度分散的硫酸根，重塑催化剂的表面电子结构。SO₄^2-发挥强吸电子效应，调控Ce、W活性位点，削弱Ce-O键，进一步活化晶格氧，并优化催化剂表面酸性。结合原位漫反射红外光谱表征与DFT理论计算证实，3DOMCeW-SO₄^2-/Ti_0.7-Si_0.3O₂催化剂主要遵循E‑R与MvK双重反应路径。在高温条件下，高分散硫酸根保留在催化剂表面，实现对催化体系的改性增效。硅掺杂与硫酸根之间存在显著协同效应，三维大孔结构的纳米限域效应保障了硫酸盐高度分散，充分发挥了电子调控与酸性优化作用。与未掺硅催化剂相比，该催化剂在水硫共存的复杂烟气环境下具有更优异的NO_x转化率，抗烧结能力显著增强。开发的催化剂具有绿色无毒、热稳定性好、抗水抗硫能力强的优势。

该研究还系统阐述了SO₂在高温SCR反应中的促进作用机制，为未来高温脱硝催化剂的设计开发提供了理论支撑，为燃气轮机、钢铁冶金窑炉等高温工业烟气氮氧化物的治理提供了研究思路。

相关研究成果以“Reconciling the Paradox of SO₂ in the high temperature NH₃-SCR reaction: The Role of SO₄^2- in Electronic Structure Remodeling and Mechanism Switching over a 3DOM Ce-W-Ti-Si Catalyst”为题发表于Advanced Functional Materials（2026; 0: e78699, https://doi.org/10.1002/adfm.78699）上。博士研究生王雨杭为论文第一作者，唐志诚研究员为通讯作者。

上述研究得到甘肃省自然科学基金、中国科学院西部之光、甘肃省重大科技专项的资助。

高温催化脱硝反应机制示意图