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氮氧化物(NO_x)不但会对环境造成严重的污染,更对人们的身体健康造成严重的危害,目前主流的NOx减排技术是选择性催化还原(SCR)。催化剂作为SCR技术的核心一直受到国内外研究者的关注。众多文献表明:催化剂活性中心同还原剂之间距离(微织构)对于高效NOx催化具有决定作用,但是其作用机理尚未有系统报道。金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)脱硝催化剂中,金属活性中心同碳还原剂之间距离受到MOFs合成组分的影响,具有较强的可调控性。基于此,本课题选择MOFs材料用于微织构影响脱硝活性的研究。通过对脱硝活性、催化寿命、脱附活化能的比较,筛选出具有最佳脱硝性能的MOFs微织构;通过对MOFs的组成、相态转化、纳米微观形貌、原子层面形貌进行对比,探讨微织构对脱硝性能的控制机制;最后通过建立MOFs微织构与脱硝活性的关系曲线,探究该关系曲线对重金属固体废物资源化的调控指导。本论文的主要研究结论如下:(1)不同MOFs具有不同的脱硝能力。将MIL-53、MIL-100、MIL-126三种MOFs用于脱硝活性实验的比较,发现MIL-100起活温度最低为250°C。而MIL-126和MIL-53的起活温度为350°C。且在350°C时,MIL-100催化去除率为76.5%,MIL-126催化率为20%,MIL-53的催化率仅有4.45%。考察三种催化剂的使用寿命,发现当反应时间在450 min时,MIL-100对NO去除率为78%。MIL-126的催化效果为63%,而MIL-53对NO的催化效果低于60%。比较三者的吸附动力学,利用阿伦尼乌斯方程计算得到NO在MIL-100上的脱附活化能为3.28 KJ/mol,在MIL-126上的脱附活化能为6.26 KJ/mol。综合比较,MIL-100脱硝性能最佳,其具有最低的起活温度,最高的脱硝活性,最长的使用寿命和最低的脱附活化能。MIL-126性能其次,MIL-53脱硝性能最差。(2)MOFs的微织构对脱硝性能起到控制作用。考察三者形貌在反应中的相态转变,比较发现MIL-100中苯环类有效气态组分溢出量最低为1.63E-8,MIL-53中有效气态组分溢出量最高为4.90E-8。说明MIL-100的结构适于保留更多的固态碳使得其能够持续高效催化。考察三者的纳米微观形貌,发现MIL-53是不规则的块状颗粒,MIL-126由正八面体交织贯穿而成。而MIL-100呈球状,这种形貌有利于减轻气体分子的扩散,控制NO在表面的吸附。进一步比较三者原子层面形貌,发现MIL-100具有最小的Fe-C距离为2.620?,MIL-126的Fe-C距离为2.979?,MIL-53的Fe-C距离最大为3.033?。Fe-C距离越小,Fe磁性越大,越利于控制NO在金属表面的化学吸附。以上研究表明MIL-100类结构更利于控制脱硝性能。(3)调控重金属废物微织构可以提高其脱硝性能。根据MOFs微织构对脱硝性能的控制机制,建立了MOFs微织构中Fe-C距离与催化活性的关系曲线(Distance versus Activity,DA),表明Fe-C距离与催化活性呈反比。利用Fe-BTC进行脱硝催化,发现Fe-BTC中Fe-C距离为2.9?,材料脱硝活性为50%,符合DA关系,从而验证了该曲线的适用性。为了探究DA关系对于实际脱硝的指导预测功能,利用微乳液法调控含Cu电镀污泥,促进污泥中金属及有机物的分散性,结果发现调控结构后的污泥在300°C时脱硝性能提升了80%以上。以上结果表明微织构调控可以预测材料活性,有助于设计合成具有高效脱硝活性的新型催化剂,也有助于推进重金属固体废物的高附加值资源化利用。