前言

稀土作為我國最重要的戰略資源之一，因其豐富的光、電、磁和化學等特殊性能，已廣泛應用于現代科學技術的各個領域，諸如信息、自動化、能源環保、生物和新材料等高新技術領域以及石油化工、農業、冶金等傳統領域。稀土元素的實際應用始于催化劑，時至今日，稀土材料在催化反應中的應用已是整個稀土材料應用中最為廣泛的領域。以催化材料為核心的催化科學和技術是現代化學工業發展的基礎，每一代新型、高效、環保催化材料的發現與發展，都是化學工業跳躍式發展的重要驅動力。因此，催化材料的研究一直以來都是化學化工和材料科學研究最熱門的重要領域之一。

稀土元素具有獨特的電子層結構，表現出穩定的化學性質、可變的化學價態、多樣的配位形式和表面酸位等特點。與傳統催化材料相比，稀土元素不僅自身具有催化活性，而且還可作為添加劑或助催化劑以提高催化性能。稀土催化材料根據組成可分為稀土摻雜催化劑、稀土復合氧化物催化劑、稀土貴金屬催化劑和稀土沸石催化劑等。催化劑中稀土元素的存在可以提高催化劑的機械強度、提高晶格氧的活動能力、提高催化劑儲釋氧能力、提高活性金屬在載體上的分散度、阻礙活性金屬燒結的同時提高催化劑熱穩定性等，以上特性均使催化劑性能得到顯著改善。因此，稀土催化材料的應用已涵蓋石油化工催化反應、催化燃燒、汽車尾氣排放控制、工業廢氣凈化、光催化和電催化等眾多領域，涉及國民經濟和人民生活的方方面面。

當前，我國正處于由長期以來的“高碳型”能源結構向綠色低碳化轉型的關鍵時期。大力開發稀土在催化材料領域中的應用，進一步提高煤炭等傳統化石能源的清潔高效利用水平，促進新能源材料的開發，對推動稀土、環境和新能源等相關高新技術產業群的跨越式發展、提升我國在高附加值戰略稀土材料上的國際競爭力、實現社會經濟的可持續發展等方面具有十分重要的戰略意義。鑒于上述原因，作者集多年教學、科研等經驗，主要針對稀土材料在催化領域的應用和國內外最新研究現狀編寫了此書。本書簡要介紹了稀土在自然界中的存在狀態、礦物學特征和稀土精準測定分析方法。在此基礎上，通過大量的資料查閱和調研，總結了稀土催化在石油化工、汽車尾氣凈化、工業廢氣凈化、人居環境凈化和電催化等領域的應用，闡述了稀土催化材料在各種催化劑中的存在形式、催化反應機理、主要影響因素及其國內外發展現狀。本書旨在為從事稀土材料、催化材料、無機非金屬材料、環境工程、新能源、表面物理與化學等領域的科研人員和技術人員提供參考，也可供高等學校化學和材料科學等相關專業的師生參閱。

全書分為7章，第1章介紹了稀土材料在自然界中的存在狀態、基本特征、測定分析方法和稀土材料的催化應用簡介，第2～7章分別闡述了稀土催化材料在催化裂化反應、催化燃燒反應、汽車尾氣凈化、工業廢氣凈化、光催化反應和電催化反應中的應用、作用機理和國內外最新研究現狀。本書由南昌航空大學的羅一丹博士和薛名山博士共同撰寫。在本書撰寫過程中，鄭傲峰、韓玉、袁鋒、周東鵬、賈宇、王勇虎、江漢文、程伊參與了部分工作，俞星星、李堅參與了部分修改校對。

本書的出版得益于南昌航空大學科研成果專項資助基金和國家自然科學基金（11864024和51662032）的共同資助，在此致以真摯的謝意。

由于筆者能力有限，書中難免存在疏漏之處，殷切希望廣大專家和讀者朋友給予批評指正。

羅一丹，薛名山

2020年10月