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NOx污染已成为亟待解决的全球性问题。以NH3为还原剂的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术现已得到广泛的应用。目前常用的商业催化剂是活性组分负载量约1％的V2O5/TiO2催化剂，其生产工艺成熟、催化活性高且抗硫抗水性能好，但是其活性温度偏高(350～400℃)，会带来一系列的不良影响。因而实验拟对载体TiO2进行改性，以降低催化剂的活性温度，改善催化剂的低温脱硝性能。通过水热改性可以大量合成比表面积高、吸附性能好的TiO2纳米管(TiNT)，这将利于活性组分的分散和催化性能的提升。
实验先通过水热法合成钛酸纳米管(TAN)，再经不同温度煅烧获得TiNT。采用透射电子显微镜(TEM)观察其形貌，借助比表面积测试(BET)、X射线衍射(XRD)、热重差热分析(TG-DTA)、傅里叶红外(FT-IR)等表征其结构并分析性质。研究发现，原料TiO2在碱液中经水热反应后形成两端开口的中空TAN，煅烧后得到TiNT，而且纳米管的结晶度随着煅烧温度的增加而增加，TiNT先由无定形态转化为锐钛矿相，再转化为金红石相，同时其管状构型不断遭到破坏，比表面积下降，形成棒状物或断裂成纳米颗粒物。
随后，采用浸渍法制备活性组分负载量为1wt％的V2O5/TiNT(VTiNT)催化剂。通过程序升温吸附脱附(NH3-TPD和NO-TPD)、电子顺磁能谱(EPR)、程序升温还原(H2-TPD)等测试发现，无定形态TiNT的管状构型有利于V2O5在载体表面的分散，增加VTiNT催化剂的表面酸性，易于NH3的吸附和活化，促进低价V的生成，利于超氧自由基的增加，从而促进NO的还原，使催化剂的脱硝性能得到提升。
其次，在[NH3]/[NO]为1.0、NO浓度为0.08％、O2浓度为4％、烟气总流量为150mL/min、空速GHSV为16251h-1，V2O5负载量为1wt％时，210℃、240℃和270℃下，VTiNT-350的NOx转化率分别是V2O5/TiO2(VTiO2)的1.8、1.8和1.5倍。240℃下，烟气中通入4％H2O后，VTiNT-350的NOx转化率立即下降5％;切断H2O后，转化率迅速恢复，说明转化率的下降是由于H2O与反应物间存在竞争物理吸附;通入0.04％SO2后，NOx转化率略有增加，可能是因为SO2经催化氧化后在催化剂表面生成硫酸盐，增强催化剂的表面酸性，促进NH3的吸附和活化，从而提高VTiNT-350的脱硝性能;同时通入SO2和H2O后，VTiNT-350的催化活性受到较大的抑制，这可能是因为SO2和H2O共存时，硫酸盐在催化剂表面过度沉积，致使催化剂的表面活性位和孔道被覆盖堵塞，导致脱硝效率急剧下降。
最后，分别采用直接水热法和间接水热法合成掺氮TiNT，再浸渍制备V2O5负载量为1wt％的掺氮VTiNT催化剂，并进行固定床活性测试。测试发现，三种不同掺氮量的VTiNT的脱硝活性均存在不同程度的下降，这是因为掺氮后纳米管的结晶度增加。