前言

稀土作為我國(guó)最重要的戰(zhàn)略資源之一，因其豐富的光、電、磁和化學(xué)等特殊性能，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，諸如信息、自動(dòng)化、能源環(huán)保、生物和新材料等高新技術(shù)領(lǐng)域以及石油化工、農(nóng)業(yè)、冶金等傳統(tǒng)領(lǐng)域。稀土元素的實(shí)際應(yīng)用始于催化劑，時(shí)至今日，稀土材料在催化反應(yīng)中的應(yīng)用已是整個(gè)稀土材料應(yīng)用中最為廣泛的領(lǐng)域。以催化材料為核心的催化科學(xué)和技術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，每一代新型、高效、環(huán)保催化材料的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展，都是化學(xué)工業(yè)跳躍式發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。因此，催化材料的研究一直以來(lái)都是化學(xué)化工和材料科學(xué)研究最熱門(mén)的重要領(lǐng)域之一。

稀土元素具有獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、可變的化學(xué)價(jià)態(tài)、多樣的配位形式和表面酸位等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)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(jù)組成可分為稀土摻雜催化劑、稀土復(fù)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(jī)械強(qiáng)度、提高晶格氧的活動(dòng)能力、提高催化劑儲(chǔ)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(jié)的同時(shí)提高催化劑熱穩(wěn)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(yīng)用已涵蓋石油化工催化反應(yīng)、催化燃燒、汽車(chē)尾氣排放控制、工業(yè)廢氣凈化、光催化和電催化等眾多領(lǐng)域，涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的方方面面。

當(dāng)前，我國(guó)正處于由長(zhǎng)期以來(lái)的“高碳型”能源結(jié)構(gòu)向綠色低碳化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。大力開(kāi)發(fā)稀土在催化材料領(lǐng)域中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高煤炭等傳統(tǒng)化石能源的清潔高效利用水平，促進(jìn)新能源材料的開(kāi)發(fā)，對(duì)推動(dòng)稀土、環(huán)境和新能源等相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)群的跨越式發(fā)展、提升我國(guó)在高附加值戰(zhàn)略稀土材料上的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展等方面具有十分重要的戰(zhàn)略意義。鑒于上述原因，作者集多年教學(xué)、科研等經(jīng)驗(yàn)，主要針對(duì)稀土材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用和國(guó)內(nèi)外最新研究現(xiàn)狀編寫(xiě)了此書(shū)。本書(shū)簡(jiǎn)要介紹了稀土在自然界中的存在狀態(tài)、礦物學(xué)特征和稀土精準(zhǔn)測(cè)定分析方法。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)大量的資料查閱和調(diào)研，總結(jié)了稀土催化在石油化工、汽車(chē)尾氣凈化、工業(yè)廢氣凈化、人居環(huán)境凈化和電催化等領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)機(jī)理、主要影響因素及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。本書(shū)旨在為從事稀土材料、催化材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、環(huán)境工程、新能源、表面物理與化學(xué)等領(lǐng)域的科研人員和技術(shù)人員提供參考，也可供高等學(xué)校化學(xué)和材料科學(xué)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生參閱。

全書(shū)分為7章，第1章介紹了稀土材料在自然界中的存在狀態(tài)、基本特征、測(cè)定分析方法和稀土材料的催化應(yīng)用簡(jiǎn)介，第2～7章分別闡述了稀土催化材料在催化裂化反應(yīng)、催化燃燒反應(yīng)、汽車(chē)尾氣凈化、工業(yè)廢氣凈化、光催化反應(yīng)和電催化反應(yīng)中的應(yīng)用、作用機(jī)理和國(guó)內(nèi)外最新研究現(xiàn)狀。本書(shū)由南昌航空大學(xué)的羅一丹博士和薛名山博士共同撰寫(xiě)。在本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)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(jiān)參與了部分修改校對(duì)。

本書(shū)的出版得益于南昌航空大學(xué)科研成果專(zhuān)項(xiàng)資助基金和國(guó)家自然科學(xué)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(shū)中難免存在疏漏之處，殷切希望廣大專(zhuān)家和讀者朋友給予批評(píng)指正。

羅一丹，薛名山

2020年10月