The effects of SO2 on the selective catalytic reduction of NO by NH3 over a Ce/TiO2 catalyst were studied. Conversion of NO remained above 90% in the presence of 100 ppm SO2 at 350 °C for 48 h. However, when 180 ppm SO2 was added at 300 °C, NO conversion only remained above 90% during the first 12 h and then gradually decreased with time. Characterizations of fresh and SO2-poisoned Ce/TiO2 catalysts were carried out using Brunauer−Emmett−Teller method, ion chromatography, X-ray photoelectron spectroscopy, and X-ray diffraction. The analytical results indicate that there was no obvious change in the crystal structure of the different samples; however, the specific area decreased with SO2 poisoning time. Sulfates were formed and preferentially diffused from the surface to a bulk phase during the poisoning process. Temperature-programmed desorption and diffuse reflectance infrared Fourier-transform spectroscopy results show that in the presence of O2, SO2 could react with NH3 to form NH4HSO4, which is deposited on the surface of the catalyst and blocked the active sites. Moreover, the main reason for the deactivation is that SO2 could react with the catalyst to form high thermally stable Ce(SO4)2 and Ce2(SO4)3, resulting in the disruption of the redox properties between Ce(IV) and Ce(III) and the inhibition of the formation and adsorption of nitrate species.

Samples of cerium supported on titania with different Ce loadings have been prepared by an impregnation method and tested for the selective catalytic reduction of NO by NH3 in the presence of excess oxygen. The catalysts with 5% Ce and above had high activity in the temperature range 275–400 °C at a space velocity of 50,000 h−1. All the catalysts showed an excellent selectivity to N2 and high tolerance to SO2 and H2O under our test conditions.

The structure of dispersed vanadyl species plays a crucial role in the selective catalytic reduction (SCR) of NO with NH3 over vanadia-based catalysts. Here, we demonstrate that the polymeric vanadyl species have a markedly higher NH3-SCR activity than the monomeric vanadyl species. The coupling effect of the polymeric structure not only shortens the reaction pathway for the regeneration of redox sites but also substantially reduces the overall reaction barrier of the catalytic cycle. Therefore, it is the polymeric vanadyl species, rather than the monomeric vanadyl species, that determine the NH3-SCR activity of vanadia-based catalysts, especially under low-temperature conditions. The polymeric vanadia-based SCR mechanism reported here advances the understanding of the working principle of vanadia-based catalysts and paves the way toward the development of low vanadium-loading SCR catalysts with excellent low-temperature activity.

Abstract Zeolites, as efficient and stable catalysts, are widely used in the environmental catalysis field. Typically, Cu-SSZ-13 with small-pore structure shows excellent catalytic activity for selective catalytic reduction of NOx with ammonia (NH3-SCR) as well as high hydrothermal stability. This review summarizes major advances in Cu-SSZ-13 applied to the NH3-SCR reaction, including the state of copper species, standard and fast SCR reaction mechanism, hydrothermal deactivation mechanism, poisoning resistance and synthetic methodology. The review gives a valuable summary of new insights into the matching between SCR catalyst design principles and the characteristics of Cu2+-exchanged zeolitic catalysts, highlighting the significant opportunity presented by zeolite-based catalysts. Principles for designing zeolites with excellent NH3-SCR performance and hydrothermal stability are proposed. On the basis of these principles, more hydrothermally stable Cu-AEI and Cu-LTA zeolites are elaborated as well as other alternative zeolites applied to NH3-SCR. Finally, we call attention to the challenges facing Cu-based small-pore zeolites that still need to be addressed.

Article Deterioration Analysis of Real-world SCR Catalysts in Diesel Vehicles Tongliang Zhang 1,2,3, Yu Sun 3, Xusheng Xiang 4, Wenqing Ding 2,3, Zhen Chen 4, Caiyue Dong 4, Yating Li 3, Yulong Shan 3,*, Yunbo Yu 2,3 and Hong He 1,2,3 1 School of Rare Earths, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China 2 Ganjiang Innovation Academy, Chinese Academy of Sciences, Ganzhou 341119, China 3 State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China 4 Dongfeng Commercial Vehicle Co., Ltd., Shiyan 100049, China * Correspondence: ylshan@rcees.ac.cn Received: 12 August 2024; Revised: 22 October 2024; Accepted: 24 October 2024; Published: 28 November 2024 Abstract: To investigate the real-world poisoning of Cu-SSZ-13 NH3-SCR (Selective Catalytic Reduction with NH3) catalysts in diesel vehicles, three used catalysts from vehicles that have traveled different distances were analyzed. The deterioration observed in these catalysts significantly differs from laboratory simulations due to the combined effect of multiple poisoning factors. The degree of catalyst deterioration is positively correlated not only with driving distance but also with the specific types of poisoning encountered. In real-world conditions, hydrothermal aging is not the primary poisoning factor. Instead, the main cause of Cu-SSZ-13 deactivation is the poisoning by chemical elements such as sulfur and iron. Sulfur poisoning reduces catalytic activity, and the regeneration of the catalyst depends on the species formed. This study reveals that the accumulation of chemical poisons is the primary reason for the deterioration of Cu-SSZ-13 catalysts in real-world conditions. Therefore, reducing toxic components in diesel engine exhaust is essential for maintaining catalyst performance.