氮氧化物（NOx）是引起我国酸雨、灰霾、光化学烟雾等环境问题的主要污染物之一。柴油车尾气是移动源NOx排放的主要来源，控制柴油车NOx排放对大气污染治理非常重要。氨选择性催化还原（NH3-SCR）是柴油车尾气NOx净化的主流技术，其核心是高效、稳定的SCR催化剂。在满足国六、欧VI排放标准的柴油车后处理系统的典型布置中，SCR催化转化器通常置于柴油车颗粒捕集器（DPF）之后。在DPF主动再生去除颗粒物过程中产生的高温使得后置的SCR催化剂暴露于高温水热环境中。因此，柴油车SCR催化剂需同时具备高活性和优良的水热稳定性。Ce基氧化物催化剂具有优良的SCR活性，但对其高温热稳定性的研究相对较少。本论文系统地研究了铈基氧化物催化剂的结构稳定性和热老化机理，并通过元素掺杂、制备方法优化等手段调节了催化剂上酸性位点和氧化还原位点的种类、性能和耦合程度，从而研发了高效、稳定的铈基三元氧化物催化剂用于NH3-SCR反应。
      本论文通过W掺杂CeO2制备了Ce-W二元氧化物催化剂，并考察了焙烧温度对共沉淀法制备的CeWOx氧化物的SCR活性的影响，发现500 oC焙烧的CeWOx氧化物表现出优异的SCR活性和N2选择性，继续提高焙烧温度会导致CeWOx氧化物的低温活性明显降低。表征数据显示，过高的焙烧温度使得CeWOx氧化物发生严重的烧结和相变，破坏了Ce与W的存在形式和分散状态，从而造成氧化还原位点和酸性位点的严重损失。
      制备了W掺杂于CeZrOx中的Ce-W-Zr三元氧化物催化剂，其中Ce1W0.5Zr1Ox催化剂的催化性能最优。在该催化剂中，Ce-W作为SCR活性位点既紧密耦合又高度分散。水热老化处理后，Ce1W0.5Zr1Ox催化剂在低温段的催化活性明显降低。但值得注意的是，即使在850 oC水热老化16 h后，在250, 000 h-1高空速下，Ce1W0.5Zr1Ox催化剂在300-500 oC温度范围内仍具有> 80%的NOx转化率。Rietveld精修、Raman等表征手段证实，Ce1W0.5Zr1Ox催化剂在水热老化中形成新相（t-Zr0.84Ce0.16O2和Ce4W9O33）是其具有优异的水热稳定性的关键。
       通过W掺杂CeSnOx催化剂制备了高效、稳定的Ce-W-Sn三元氧化物催化剂（CeWSnO），在500-900 oC范围内考察了焙烧温度对CeWSnO催化剂结构与性能的影响。研究发现，800 oC高温焙烧的CeWSnO催化剂具有最宽的活性温度窗口，这与W物种对CeSnO催化剂结构和性能的改善密切相关。经过严苛条件水热老化处理后（800/900 oC老化16 h或1000 oC老化3 h），在120, 000 h-1空速条件下，CeWSnO催化剂在300-500 oC温度范围具有>90％的NOx转化率。通过实验和理论计算可知，在CeWSnO催化剂中，Ce和W分别作为氧化还原位点和酸性位点紧密耦合并高度分散在SnO2颗粒的表面，为SCR催化反应提供了充足的反应位点；同时被Ce-W修饰的SnO2颗粒具有优异的抗烧结性能，有效抑制了在高温水热过程中CeWSnO催化剂的结晶过程。