前言

稀土作為我國最重要的戰(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)的各個領(lǐng)域，諸如信息、自動化、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。稀土元素的實際應(yīng)用始于催化劑，時至今日，稀土材料在催化反應(yīng)中的應(yīng)用已是整個稀土材料應(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)動力。因此，催化材料的研究一直以來都是化學(xué)化工和材料科學(xué)研究最熱門的重要領(lǐng)域之一。

稀土元素具有獨特的電子層結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、可變的化學(xué)價態(tài)、多樣的配位形式和表面酸位等特點。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(jié)的同時提高催化劑熱穩(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，涉及國民經(jīng)濟和人民生活的方方面面。

當(dāng)前，我國正處于由長期以來的“高碳型”能源結(jié)構(gòu)向綠色低碳化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。大力開發(fā)稀土在催化材料領(lǐng)域中的應(yīng)用，進一步提高煤炭等傳統(tǒng)化石能源的清潔高效利用水平，促進新能源材料的開發(fā)，對推動稀土、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、提升我國在高附加值戰(zhàn)略稀土材料上的國際競爭力、實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(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，主要針對稀土材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用和國內(nèi)外最新研究現(xiàn)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(tài)、礦物學(xué)特征和稀土精準測定分析方法。在此基礎(chǔ)上，通過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)機理、主要影響因素及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。本書旨在為從事稀土材料、催化材料、無機非金屬材料、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)專業(yè)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(tài)、基本特征、測定分析方法和稀土材料的催化應(yīng)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(yīng)、催化燃燒反應(yīng)、汽車尾氣凈化、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、作用機理和國內(nèi)外最新研究現(xiàn)狀。本書由南昌航空大學(xué)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(xué)科研成果專項資助基金和國家自然科學(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