中国战略性新兴产业新材料丛书是中国材料研究学会组织编写的，被新闻出版广电总局批准为十二五国家重点出版物出版规划项目，并获2016年度国家出版基金资助。丛书共16分册，涵盖了新型功能材料、高性能结构材料、高性能纤维复合材料等16种重点发展材料。本分册为《稀土催化材料》。

该丛书为国内部系统论述我国新材料发展战略的系统性科技系列著作；中国材料研究学会组织编写，各分册作者均为国内*专家；内容突出新字，即：当代新材料的新概念、新技术、新工艺、新成果、新应用、新趋势等，代表了全球新材料发展的主流。入选十二五国家重点出版物出版规划项目，获2016年度国家出版基金资助。

中国战略性新兴产业新材料丛书是中国材料研究学会组织编写的，被新闻出版广电总局批准为十二五国家重点出版物出版规划项目。

根据国务院《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，新材料被列为我国战略性新兴产业之一。该丛书定位为：从战略性新兴产业的高度，着重论述该类新材料在国民经济和国防建设重大工程和项目中的地位和作用、技术基础、最新研究成果、应用领域及发展前景。其特点在于体现一个新字，即在遵守国家有关保密规定的前提下论述当代新材料的最先进的工艺和最重要的性能。它代表当代全球新材料发展主流，对实现可持续发展具有重要的现实意义和深远的指导意义。丛书共16分册，涵盖了新型功能材料、高性能结构材料、高性能纤维复合材料等16种重点发展材料。本分册为《稀土催化材料》。

进入21世纪，催化技术已经在能源清洁生产、利用和大气污染治理等方面发挥了关键作用，全球催化剂市场不断扩大。美国Freedonia集团的研究报告显示，2008-2012年期间，全球催化剂市场以6%的需求速度增长，其中北美和亚太地区占据较大份额，分别达到32%和31%。按需求量计算，2012年全球催化剂市场达到5.3 Mt。随着人们对环境保护意识的逐渐增强，环境保护催化剂在解决地球环境问题中起到至关重要的作用，在催化剂市场领域占有较高的份额。

我国已经是稀土催化材料的应用大国，但在拥有我国自主知识产权和技术创新的稀土催化新材料和高性能的材料、器件和产品开发方面与发达国家相比尚存在较大差距。因此，如何加速稀土催化材料的基础和应用研究，使我国的轻稀土资源得到高质高效的应用，为创造美丽中国做贡献，具有格外重要的意义。为了适应稀土催化新材料的快速发展和人才培养的需要，我们编著了本书。全书以稀土催化材料在各种清洁能源和环境保护技术中的应用为主线，具体包括稀土在机动车尾气催化材料、清洁燃油催化材料、石油化工催化材料、燃料电池催化材料、催化燃烧材料、制氢催化材料以及其他催化材料中的相关研发进展。其中前三类稀土催化材料已得到广泛应用，后面几类稀土催化材料很有发展前景和潜在应用价值。

本书共分七章，参加编著的有刘爽（第1章）、李敏（第2章）、万杰（第2章）、陈磊（第2章）、许腾飞（第3章）、马静（第3章）、陈文明（第4章）、于海宁（第4章）、高宇曦（第5章）、张宏伟（第5章）、赵宝槐（第6章）、肖艺（第6章）、马子然（第7章）、於俊（第7章）、刘雪松（第7章）。最后由吴晓东统稿定稿。本书在编著过程中，多方面参考和引用了国内外最新的文献资料，力求尽可能全面、科学、准确地反映稀土催化材料领域的全貌以及最新的科学技术研究前沿和开发成果。在此谨向所参考和引用文献的作者致以诚挚的谢意。

稀土催化材料科学正在蓬勃发展之中，其涉及的应用领域也非常广泛，多学科多领域交叉渗透，加之编者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请专家和读者批评指正。

编著者

2017年4月

吴晓东，清华大学材料学院副研究员，主要从事稀土催化材料和环境净化材料的研究与应用。作为课题负责人和科研骨干，已完成或正承担项目30余项。现任先进材料教育部重点实验室副主任。已发表SCI论文50余篇，著译8本，获发明专利授权8项。曾获2009年国家科技进步二等奖等奖励。

第0章绪论1

第1章机动车尾气催化材料3

1.1背景3

1.1.1机动车尾气排放污染3

1.1.2机动车尾气净化技术简介4

1.2稀土尾气催化剂研究进展12

1.2.1稀土材料用于汽油车尾气净化13

1.2.2稀土材料用于柴油车尾气净化17

1.2.3稀土作为辅助材料的特殊功效22

1.2.4尾气催化剂用稀土材料的产业化国内外现状25

1.3稀土尾气催化剂制备26

1.3.1铈锆固溶体的制备26

1.3.2其他稀土汽车尾气催化剂制备31

1.4总结与展望33

参考文献34

第2章清洁燃油催化材料44

2.1背景44

2.1.1清洁汽油和柴油规范44

2.1.2清洁汽油和柴油催化技术50

2.2催化裂化稀土催化剂51

2.2.1催化裂化催化剂的发展52

2.2.2稀土改性Y型分子筛53

2.2.3商用催化裂化催化剂56

2.3汽柴油脱硫稀土催化剂60

2.3.1选择性加氢脱硫催化剂60

2.3.2吸附法深度脱硫催化剂和助剂63

2.4汽油降烯烃稀土催化剂64

参考文献67

第3章石油化工催化材料70

3.1背景70

3.1.1石油炼制70

3.1.2合成橡胶71

3.1.3生物柴油72

3.1.4塑料化工73

3.2催化重整稀土催化剂73

3.2.1稀土贵金属重整催化剂74

3.2.2稀土非贵金属重整催化剂75

3.3加氢精制稀土催化剂81

3.3.1稀土催化剂作为活性组分82

3.3.2稀土催化剂作为催化剂助剂83

3.4合成氨稀土催化剂84

3.4.1熔铁催化剂84

3.4.2钌基催化剂86

3.4.3其他合成氨的工艺88

3.5聚合/橡胶合成稀土催化剂88

3.5.1双烯聚合89

3.5.2单烯聚合92

3.5.3炔烃聚合93

3.5.4环氧乙烷聚合93

3.5.5塑料合成催化剂94

参考文献95

第4章燃料电池催化材料102

4.1背景102

4.1.1燃料电池简介102

4.1.2燃料电池产业进展107

4.1.3稀土在燃料电池中应用111

4.2稀土用于固体氧化物燃料电池112

4.2.1作为电解质112

4.2.2作为阴极材料114

4.2.3作为阳极催化剂116

4.3稀土用于质子交换膜燃料电池阳极催化剂材料118

4.4稀土用于熔融碳酸盐燃料电池电极材料120

4.5总结与展望121

参考文献122

第5章催化燃烧材料127

5.1背景127

5.1.1环保和能源对催化燃烧的需求127

5.1.2催化燃烧的特点与应用128

5.1.3稀土在催化燃烧中的应用129

5.2VOC催化燃烧129

5.3甲烷催化燃烧131

5.4燃煤催化燃烧133

5.5燃油催化燃烧135

5.5.1甲烷部分氧化136

5.5.2甲烷二氧化碳重整137

参考文献137

第6章制氢催化材料141

6.1稀土用于分解水制氢催化剂142

6.1.1分解水制氢催化剂概述142

6.1.2分解水制氢催化剂掺杂改性143

6.2稀土用于烷烃分解制氢催化剂145

6.2.1烷烃分解制氢催化剂概述145

6.2.2烷烃分解制氢的主要方法146

6.2.3烷烃分解制氢的主要催化剂147

6.3稀土用于乙醇重整制氢催化剂149

6.3.1乙醇重整制氢催化剂概述149

6.3.2乙醇重整制氢的主要催化途径150

6.3.3乙醇重整制氢的主要催化剂体系151

6.3.4稀土氧化物在乙醇重整制氢催化剂中的应用154

6.4稀土用于水煤气变换反应催化剂157

6.4.1水煤气变换反应制氢应用概述157

6.4.2水煤气变换反应催化剂概述158

6.4.3稀土氧化物在水煤气变换反应催化剂中的应用159

参考文献161

第7章其他催化材料165

7.1污水净化165

7.1.1污水状况及危害165

7.1.2稀土催化降解166

7.1.3稀土吸滤材料168

7.1.4稀土絮凝剂172

7.1.5稀土混凝剂（印染、制革）174

7.2光催化空气净化175

7.2.1光催化空气净化概述175

7.2.2稀土改性光催化材料的研究进展176

7.3工业废气（烟气脱硫、脱硝）177

7.3.1废气状况及危害177

7.3.2稀土氧化物吸收剂180

7.4城市生活垃圾热解182

7.4.1城市垃圾热解技术182

7.4.2热解气化催化剂184

7.5灭菌杀毒184

7.5.1抗菌材料概述184

7.5.2稀土应用于抗菌材料的研究185

7.6总结与展望186

参考文献187