选择性催化还原技术（SCR）是当今柴油机降低氮氧化物（NOx）排放应用最为广泛的技术,性能优良的催化剂是保证SCR系统性能的关键,其中钒基SCR催化剂因产品成熟度好、成本低、抗硫性好等优点在中国柴油机领域应用最广。钒基SCR催化剂水热稳定性较差,提高其水热稳定性和耐久性是保证柴油机满足日益严格的排放法规的关键。深入研究钒基SCR催化剂水热老化机理并建立能反映其失活现象的化学反应动力学模型,可以为催化剂配方的改良、快速老化方法的制定、催化剂寿命的预测、耐久性的评价等提供理论依据。本文在流动反应实验台上对钒基SCR催化剂进行了不同温度、不同时长的水热老化实验,通过NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、比表面积测试（BET）等多种表征手段,以及测量NOx转化效率、NH₃氧化、储氨量变化等指标,探索和完善了钒基SCR催化剂的水热老化机理;基于微观机理,建立了双活性位水热老化化学反应动力学模型;对老化的等效和评价指标进行了探讨,通过模型仿真与催化剂实际老化过程的实验结果对比,证明了模型的有效性。全文主要工作和结论如下:（1）钒基催化剂水热老化机理研究。水热老化过程中催化器载体的烧结主要造成催化剂储氨量和比表面积的降低,在失活程度极高时也会出现Ti O₂的相变。本文对三者与催化剂NOx转化效率下降的关系进行了实验研究。结果表明,储氨量与转化效率的相关系数最高,说明催化剂活性位数量的减少是造成其转化效率降低的最重要因素。实验还发现,水热老化导致催化剂活性在高温段和低温段下降的速度存在明显的差异。结合微观表征测试,表明Br?nsted和Lewis酸性位对水热老化敏感程度不同。两种活性位变化程度不同是水热老化过程催化剂性能改变的最关键因素。（2）活性位变化规律和老化因子的研究。为了定量分析两种活性位在水热老化过程中的变化,本文对NH₃-TPD测试所得的图谱进行分峰,用不同峰的积分面积来表征对应活性位的数量。通过对不同程度水热老化的催化剂进行NH₃-TPD实验,得到代表两个活性位的储氨量的变化规律。基于实验数据拟合出两种活性位数量与老化温度和老化时长的关系式,从而确定了催化剂的老化因子,来表征不同活性位随水热老化过程的变化规律。（3）建立双活性位水热老化化学反应动力学模型。基于上述研究,本文构建了催化剂双活性位水热老化反应动力学模型。模型主要包括NH₃吸附脱附、标准SCR反应、快速SCR反应、NH₃转化成N₂、NH₃氧化成NO、NO氧化成NO₂等反应,并在对应的反应速率方程中加入了前述老化因子。通过流动反应器上进行反应动力学实验对模型进行了参数辨识和验证。结果表明,本文构建的双活性位水热老化反应动力学模型能准确反映催化剂的水热老化过程,具有较高的精度。（4）催化剂老化的等效指标和水热老化模型的应用。在理论和数据分析的基础上,得到了水热老化后反映催化剂不同老化程度的性能指标的重要程度排序:老化因子（活性位数量或者储氨量变化）>NOx转化效率、NH₃氧化率、NO氧化率。即比较钒基催化剂不同方法的老化效果时,应优先考虑老化因子。单独采用NOx转化效率、NH₃氧化率、NO氧化率无法准确的反映老化后的催化剂性能,这三个指标需要同时使用才能保证老化效果的一致性。采用本文构建的化学反应动力学模型,以老化因子为等效指标,可以为催化剂快速老化方法和耐久性方案的制定、催化剂的寿命预测和性能预估等提供理论依据。