我国硫资源短缺，对外依存度高，烟气中SO2的回收和利用水平较低。通过制酸工艺将SO2回收再利用，可极大缓解我国硫酸行业硫资源的短缺问题。SO2催化氧化是制酸工艺中的关键步骤，但传统钒催化剂存在毒性强、寿命短和成本高等诸多缺点，而α-Fe2O3催化剂具有价格低廉、来源广泛和环境污染小等优点，已成为新型催化剂的首选活性组分。本课题通过添加钴、镧和铈元素对α-Fe2O3催化剂进行改性，以改善α-Fe2O3催化剂的物化性能，增强反应可用氧的迁移速率，提高其用于制酸时SO2催化氧化的转化率。考察了反应温度、SO2浓度、循环催化次数、催化时间和催化剂体积装填率等因素对α-Fe2O3催化剂活性和热稳定性的影响，并系统分析了催化剂的SO2催化氧化机理。
　　研究结果表明，对于单金属改性α-Fe2O3催化剂，Co∶Fe=1∶6、La∶Fe=1∶2和Ce∶Fe=1∶3的样品具有较高的SO2催化活性。Co、La和Ce单金属掺杂会对α-Fe2O3的晶体结构产生影响，降低了α-Fe2O3的平均粒径，增加催化剂中无定型α-Fe2O3的含量，从而提高α-Fe2O3的分散性，增大载体的孔隙率，促进O22-/O-向催化中心转移，有利于提高催化性能。当Co∶Ce=1∶2时，Co-Ce共掺杂α-Fe2O3催化剂表现出优异的催化活性和良好的机械性能，SO2转化率最高可达75.4%，相对活性比α-Fe2O3/SiO2催化剂提高了15.93%，最佳活性温度降低了80℃。该催化剂对SO2良好的催化氧化性能主要归因于Ce4+/Ce3+和Co3+/Co2+氧化还原对对氧负离子流动性的强协同作用以及所形成的Ce2FeO4晶相可以有效降低SO2氧化反应的活化能。此外，掺杂铈元素能够有效抑制Co3O4和α-Fe2O3纳米颗粒的团聚，改善催化剂的孔隙结构；而尖晶石结构的Co3O4可以增加CeO2的晶格缺陷，增加Oβ和Ce3+的含量，提高催化剂的热稳定性。当La∶Ce=2∶3时，La-Ce共掺杂α-Fe2O3催化剂表现出良好的低温活性，其在起活反应温度时的相对活性比10LaCe和01LaCe催化剂分别提高了27.98%和20.71%。23LaCe催化剂的SO2转化率最高可达72.65%，其径向和轴向强度分别为156.9867N/cm和4.1703MPa。掺杂La、Ce双金属可显著提高α-Fe2O3催化活性的原因，一是Ce元素可填充到α-Fe2O3晶格中形成铈铁固溶体，使α-Fe2O3晶格发生膨胀，而La元素使膨胀的晶格产生畸变，导致纳米α-Fe2O3颗粒的非晶化，且畸变的晶格会产生更多的氧空位，从而促进SO2催化氧化中的可用氧循环；二是La和Ce的共掺杂使α-Fe2O3/SiO2催化剂形成了微孔-介孔-大孔的多级孔隙，有利于反应气体的扩散与脱附，进而提高α-Fe2O3催化氧化SO2的反应速率。