A new method has been used to obtain pore size characteristics of MCM-41 catalyst supports and vanadium-substituted MCM-41 catalysts. The approach is based on the nonlocal density functional theory (NLDFT) model for nitrogen and argon adsorption in MCM-41, proposed recently. Samples with pore sizes varying from ca. 25 to 37 Å were prepared by hydrothermal synthesis. Two synthesis procedures employing different sources of V were used to prepare V/MCM-41 catalysts. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD). N2 and Ar adsorption isotherms at 77 K were measured starting from the relative pressure P/P0 = 1 × 10-5. Analysis of adsorption isotherms was carried out in two stages. The first stage implies comparison of a given isotherm with a reference isotherm measured on a well-characterized sample of MCM-41 with uniform pores. From such a comparison, micropore volume, specific surface area of mesopores, and the point of the beginning of the capillary condensation are determined. In the second stage, pore size distributions are calculated from the NLDFT. Pore size distributions obtained from N2 and Ar isotherms at 77 K were in perfect agreement. These results were compared with the traditional Barrett−Joyner−Halenda (BJH) method, and with the XRD data. It is shown that the BJH method underestimates an average pore size in MCM-41 materials by ca. 10 Å. Adsorption studies of V/MCM-41 catalysts revealed that the synthesis procedure with the direct addition of V2O5 yields samples with a more uniform pore structure than the procedure with the use of VOSO4·3H2O solution.

Using the example of nanoporous catalysts, we discuss the non-local density functional theory (NLDFT) model applied to physical adsorption of nitrogen and argon. The model has been used for predicting adsorption/desorption isotherms in nanopores of different geometries over a wide range of pore sizes (0.5–100 nm), and for calculating pore size distributions from adsorption isotherms based on given intermolecular fluid–fluid and fluid–solid potentials. The development of new nanoporous catalysts requires reliable characterization methods. We critically analyze different methods which are currently used for pore structure characterization in the range of nanometers. Calculations of the pore size distributions from nitrogen and argon adsorption isotherms are presented. Our primary method is based on the NLDFT model of adsorption on MCM-41, developed earlier. The results obtained with the NLDFT model are compared with other methods. It is shown, that the pore structure of nanoprous catalysts can be quite complex, and that Ar and N2 isotherms contain complimentary information. The NLDFT model is recommended for evaluation of pore size distributions in nanoporous catalysts and other MCM-41 based materials.

The development of Cu-chabazite (CHA) catalysts, i.e. Cu-SSZ-13 and Cu-SAPO-34, represents a significant technology breakthrough for the removal of NOx by selective catalytic reduction (SCR) with ammonia. Cu-CHA catalysts show an excellent hydrothermal stability towards high temperature aging and wide active temperature windows for the ammonia SCR reaction. This work summarizes the recent progress in the development of the Cu-CHA catalysts for the NH3-SCR reaction. The state of Cu in the reaction and the preparation methods on the catalytic performance are discussed. The advances in the understanding of the reaction mechanism are reviewed. The hydrothermal stability of the typical Cu-CHA catalysts are compared.