前言

稀土作为我国最重要的战略资源之一，因其丰富的光、电、磁和化学等特殊性能，已广泛应用于现代科学技术的各个领域，诸如信息、自动化、能源环保、生物和新材料等高新技术领域以及石油化工、农业、冶金等传统领域。稀土元素的实际应用始于催化剂，时至今日，稀土材料在催化反应中的应用已是整个稀土材料应用中最为广泛的领域。以催化材料为核心的催化科学和技术是现代化学工业发展的基础，每一代新型、高效、环保催化材料的发现与发展，都是化学工业跳跃式发展的重要驱动力。因此，催化材料的研究一直以来都是化学化工和材料科学研究最热门的重要领域之一。

稀土元素具有独特的电子层结构，表现出稳定的化学性质、可变的化学价态、多样的配位形式和表面酸位等特点。与传统催化材料相比，稀土元素不仅自身具有催化活性，而且还可作为添加剂或助催化剂以提高催化性能。稀土催化材料根据组成可分为稀土掺杂催化剂、稀土复合氧化物催化剂、稀土贵金属催化剂和稀土沸石催化剂等。催化剂中稀土元素的存在可以提高催化剂的机械强度、提高晶格氧的活动能力、提高催化剂储释氧能力、提高活性金属在载体上的分散度、阻碍活性金属烧结的同时提高催化剂热稳定性等，以上特性均使催化剂性能得到显著改善。因此，稀土催化材料的应用已涵盖石油化工催化反应、催化燃烧、汽车尾气排放控制、工业废气净化、光催化和电催化等众多领域，涉及国民经济和人民生活的方方面面。

当前，我国正处于由长期以来的“高碳型”能源结构向绿色低碳化转型的关键时期。大力开发稀土在催化材料领域中的应用，进一步提高煤炭等传统化石能源的清洁高效利用水平，促进新能源材料的开发，对推动稀土、环境和新能源等相关高新技术产业群的跨越式发展、提升我国在高附加值战略稀土材料上的国际竞争力、实现社会经济的可持续发展等方面具有十分重要的战略意义。鉴于上述原因，作者集多年教学、科研等经验，主要针对稀土材料在催化领域的应用和国内外最新研究现状编写了此书。本书简要介绍了稀土在自然界中的存在状态、矿物学特征和稀土精准测定分析方法。在此基础上，通过大量的资料查阅和调研，总结了稀土催化在石油化工、汽车尾气净化、工业废气净化、人居环境净化和电催化等领域的应用，阐述了稀土催化材料在各种催化剂中的存在形式、催化反应机理、主要影响因素及其国内外发展现状。本书旨在为从事稀土材料、催化材料、无机非金属材料、环境工程、新能源、表面物理与化学等领域的科研人员和技术人员提供参考，也可供高等学校化学和材料科学等相关专业的师生参阅。

全书分为7章，第1章介绍了稀土材料在自然界中的存在状态、基本特征、测定分析方法和稀土材料的催化应用简介，第2～7章分别阐述了稀土催化材料在催化裂化反应、催化燃烧反应、汽车尾气净化、工业废气净化、光催化反应和电催化反应中的应用、作用机理和国内外最新研究现状。本书由南昌航空大学的罗一丹博士和薛名山博士共同撰写。在本书撰写过程中，郑傲峰、韩玉、袁锋、周东鹏、贾宇、王勇虎、江汉文、程伊参与了部分工作，俞星星、李坚参与了部分修改校对。

本书的出版得益于南昌航空大学科研成果专项资助基金和国家自然科学基金（11864024和51662032）的共同资助，在此致以真挚的谢意。

由于笔者能力有限，书中难免存在疏漏之处，殷切希望广大专家和读者朋友给予批评指正。

罗一丹，薛名山

2020年10月