稀土催化材料的研究進(jìn)展與應(yīng)用

張文毓

中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所，河南洛陽 471023

稀土催化材料是一種高科技材料，可以促進(jìn)高豐度輕稀土元素鑭(La)、鈰(Ce)等大量應(yīng)用，有效緩解并解決我國稀土消費(fèi)失衡，提升能源與環(huán)境技術(shù)發(fā)展，改善人類生存環(huán)境。由于稀土元素具有獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)，稀土在化學(xué)反應(yīng)中具有良好的助催化性能，在石化、環(huán)境、能源、化工等催化應(yīng)用領(lǐng)域已成為不可或缺的重要組分，并產(chǎn)生了石油裂化催化劑、移動源( 機(jī)動車、船舶、農(nóng)用機(jī)械等) 尾氣凈化催化劑以及固定源(工業(yè)廢氣脫硝、天然氣燃燒、有機(jī)廢氣處理等) 尾氣凈化催化劑等產(chǎn)品。目前，稀土催化材料最大的兩個應(yīng)用市場是石油裂化催化劑和機(jī)動車尾氣凈化催化劑。

輕稀土元素獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)使其在化學(xué)反應(yīng)過程中表現(xiàn)出良好的助催化性能與功效，具有巨大的應(yīng)用市場和發(fā)展?jié)摿ΑＯ⊥链呋牧现饕? 類，包括分子篩稀土催化材料、稀土鈣鈦礦催化材料以及鈰基催化材料等，已在機(jī)動車尾氣凈化、石油化工、燃料電池、催化燃燒以及高分子材料無鉛助劑等諸多能源環(huán)境領(lǐng)域得到研發(fā)和應(yīng)用。

稀土元素在催化劑中的主要作用有： 1)提高催化劑的儲氧能力； 2)提高活性金屬的分散度，改善活性金屬的催化活性； 3)降低貴金屬的用量； 4)提高催化材料的熱穩(wěn)定性； 5)促進(jìn)催化劑晶格氧的遷移，從而提高催化劑的催化活性。因此，研究發(fā)展鑭、鈰等稀土催化材料可以促進(jìn)我國稀土資源高質(zhì)、高效利用，為我國稀土材料產(chǎn)品具備核心競爭力提供技術(shù)支撐[1]。

稀土化合物催化劑性能好、種類多、催化用途領(lǐng)域廣。目前稀土化合物催化劑主要用于以下幾個方面: 輕稀土和過渡金屬復(fù)合氧化物活化組分用于內(nèi)燃機(jī)尾氣機(jī)外凈化; 用輕稀土離子交換成的分子篩用于石油催化裂化; 稀土金屬間化合物(如LaNi5，CeCo3等) 用于加氫反應(yīng)催化劑; 稀土催化劑用于合成橡膠等。

1 稀土催化材料的研究進(jìn)展

我國稀土催化材料在近幾年取得了較好發(fā)展，綠色環(huán)保、高性價比的稀土催化材料制備技術(shù)成為了研發(fā)重點(diǎn)，具體表現(xiàn)為: 研發(fā)石油催化裂化過程的硫轉(zhuǎn)移劑技術(shù)，采用SOx轉(zhuǎn)移劑可減少催化裂化( FCC) 裝置中SOx排放，既經(jīng)濟(jì)又有效; 研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的催化裂化催化劑生產(chǎn)節(jié)能降耗成套技術(shù); 研發(fā)滿足國Ⅵ尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車尾氣凈化催化劑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化裝備，如高度自動化催化劑制備生產(chǎn)線的涂覆量和涂層的準(zhǔn)確控制技術(shù); 針對我國豐富的稀土資源，研發(fā)稀土改性無釩或少釩的工業(yè)廢氣脫硝催化材料及制備技術(shù)等。稀土催化材料在工業(yè)廢氣治理與人居環(huán)境凈化中的地位越來越舉足輕重。稀土催化材料由于其獨(dú)特的催化氧化性質(zhì)，已顯示出越來越明顯的開發(fā)應(yīng)用前景。未來的研究與發(fā)展將主要集中在以下幾個方面：

1)大氣污染物關(guān)系到人類生存環(huán)境，必須不斷研究和開發(fā)新的高效去除SO2、NOx和揮發(fā)的有機(jī)化合物(VOCs)的化學(xué)原理和控制技術(shù)。

2)將稀土催化材料用于工業(yè)有機(jī)廢氣污染治理和人居環(huán)境凈化，是推動稀土催化應(yīng)用的動力之一。

3)等離子體輔助的催化技術(shù)，可以顯著改善低溫活性，將是一個新的研究熱點(diǎn)。

4)目前各種空氣凈化方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，光催化技術(shù)是長期去除污染物的有效措施，應(yīng)大力開發(fā)。將來空氣凈化技術(shù)的發(fā)展方向是開發(fā)復(fù)合凈化技術(shù)，即吸附作用與光催化相結(jié)合的技術(shù)。

5)燃煤煙氣中常常同時含有NOx和SO2，如何同時脫除NOx和SO2是一大難題。開發(fā)聯(lián)合脫硫脫氮的新方法、新理論、新技術(shù)及新設(shè)備，將成為今后煙氣凈化技術(shù)發(fā)展的總趨勢。

6)在日本，光觸媒技術(shù)已在消污、抗菌、除臭、空氣凈化、親水材料、可降解塑料及環(huán)保等方面達(dá)到了實(shí)用化水平，并形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。中國也正在積極研究光觸媒技術(shù)。

7)分子結(jié)合技術(shù)是目前空氣凈化領(lǐng)域最為先進(jìn)的技術(shù)，已達(dá)到產(chǎn)品市場化要求，且經(jīng)過凈化的產(chǎn)物是CO2和H2O，與活性炭相比環(huán)保效果更為突出。

8)摻雜稀土的ABO3鈣鈦礦復(fù)合氧化物以及以TiO2為基礎(chǔ)的復(fù)合氧化物，可作為一種新型光催化材料應(yīng)用在環(huán)境凈化方面。今后的發(fā)展方向是努力降低成本，提高光催化劑活性，盡量多利用太陽光，擴(kuò)大降解范圍。

9)空氣污染對氣候條件影響較大?？赏ㄟ^對典型生態(tài)系統(tǒng)主要溫室氣體，如CO2、CH4、CO、NOx等變化的監(jiān)測，為有害氣體凈化提供分析，以提高凈化效果[2]。

2 稀土催化材料的應(yīng)用狀況

稀土催化材料具有良好的助催化性能，已形成石油化工催化劑、汽車尾氣凈化催化劑、柴油清潔添加劑、天然氣催化燃燒材料、有機(jī)廢氣凈化催化劑、固體氧化物燃料電池(SOFC)催化材料以及合成橡膠稀土催化劑等多種產(chǎn)品，成為石化、環(huán)境、能源、化工等催化應(yīng)用領(lǐng)域不可或缺的重要組分。

傳統(tǒng)貴金屬催化材料由于存在制備成本高和工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)使其使用受到限制。稀土催化材料具有高效便捷、成本低廉及無污染的優(yōu)點(diǎn)，制備工藝相對成熟，性能優(yōu)良，并且我國稀土催化材料資源豐富，可以有效開發(fā)利用，可在環(huán)境保護(hù)方面得到更好的發(fā)展。

2.1 在石油裂解中的應(yīng)用

石油裂解催化劑在稀土催化領(lǐng)域用量最大，但目前應(yīng)用市場大部分被國外企業(yè)所占據(jù)，石油裂解催化劑全球主要供應(yīng)商有美國格雷斯、美國雅寶、德國巴斯夫、中國石化。我國FCC稀土催化劑于20世紀(jì)70年代開始成功應(yīng)用于石油催化裂化領(lǐng)域，稀土在FCC催化劑中發(fā)揮重要作用,不但可以提高分子篩的穩(wěn)定性和催化性能，更能提高催化劑抗釩能力。

石油煉制與化工是稀土催化劑應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，也是最早應(yīng)用混合稀土的領(lǐng)域之一。我國自20世紀(jì)70年代中期開始生產(chǎn)和使用稀土分子篩裂化催化劑，20世紀(jì)80年代達(dá)到高峰。研究表明，稀土催化劑不僅可以改善分子篩的活性、選擇性、水熱穩(wěn)定性和抗釩中毒能力，明顯提高石油裂化過程汽柴油的收率，還可以提高液化氣及烯烴的收率，增強(qiáng)重質(zhì)油的轉(zhuǎn)化能力。實(shí)踐證明，在原油精煉中采用混合氯化稀土產(chǎn)品制成稀土分子篩(煤油觸煤)，可以改進(jìn)煉油工藝，提高精油產(chǎn)品的性能。稀土含量為0.5%～5%的Y-型稀土分子篩可將精煉油中的汽油率提高13%～15%，將精煉裝置的生產(chǎn)能力增加30%[3]。

稀土催化材料具有大的比表面積、規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和酸性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于催化裂解、烷基化、加氫裂化、異構(gòu)化和芳構(gòu)化等過程，其中催化裂解是石油化工中非常重要的過程。稀土元素作為一種重要的催化組分用于石油化工催化裂解的催化劑中，可以顯著提高催化劑的穩(wěn)定性及活性，并可以大幅提高原油的裂解轉(zhuǎn)化率，增加汽油和柴油的產(chǎn)量。

2.2 在機(jī)動車尾氣凈化中的應(yīng)用

機(jī)動車尾氣排放物主要由CO、NOx和碳?xì)浠衔锛邦w粒物(PM 2.5)組成，有些含有鉛、磷、硫等有毒物質(zhì)，種類多達(dá)670多種，目前安裝催化凈化轉(zhuǎn)化器是降低機(jī)動車尾氣對環(huán)境污染的有效方法之一。機(jī)動車尾氣凈化的催化劑種類較多，其中貴金屬雖然活性高凈化效果好但價格昂貴，而稀土催化材料價格低，化學(xué)和熱穩(wěn)定性好，活性也較高，尤其具有抗中毒、壽命長等特點(diǎn)，是一種技術(shù)含量高、附加值大、發(fā)展前景廣闊的機(jī)動車尾氣凈化催化劑。

隨著我國汽車數(shù)量不斷上升，汽車尾氣處理問題對我國環(huán)境污染的治理提出了新的挑戰(zhàn)，既能快速處理汽車尾氣又能節(jié)約處理成本成為當(dāng)今研究的重要課題。翁端等[4]研究表明，稀土鈣鈦礦催化材料和鈰鋯固溶體催化材料對汽車尾氣處理均有很好的效果;還可用于家用發(fā)電機(jī)、庭院剪草機(jī)、小型灌溉設(shè)備、水上動力設(shè)備以及其他方面的尾氣處理。

稀土應(yīng)用市場的新產(chǎn)品汽車尾氣凈化催化劑，三效催化凈化(TWC) 技術(shù)是目前全世界普遍采用的汽油車排氣后處理技術(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，以堇青石蜂窩陶瓷為載體、活性氧化鋁為涂層的貴金屬三效催化劑已經(jīng)發(fā)展成熟，它能夠同時去除碳?xì)浠衔?、NOx和CO這3種主要的汽車尾氣污染物。據(jù)統(tǒng)計，我國每年僅用于汽車尾氣凈化的CeO2-ZrO2復(fù)合氧化物年需求量就高達(dá)4 000 t。隨著汽車產(chǎn)量持續(xù)維持高位，以CeO2-ZrO2復(fù)合氧化物為代表的稀土催化材料的需求量也必然居高不下。

在汽車尾氣凈化催化劑中，目前研究最多和應(yīng)用最廣泛的稀土材料是鈰鋯固溶體(CZO)，通常作為活性涂層。已有的研究結(jié)果表明，CZO可提高催化劑的儲放氧能力，擴(kuò)大操作窗口，改善涂層的熱穩(wěn)定性，提高貴金屬活性組分的分散度等。另外，針對柴油車尾氣凈化中的碳顆粒燃燒和NH3-SCR過程，稀土-過渡金屬復(fù)合氧化物也表現(xiàn)出很好的催化活性，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。例如，MnOx-CeO2復(fù)合氧化物催化劑具有高的碳煙燃燒性能，其高氧化活性主要來自于樣品表面彌散分布的MnOx物種與CeO2的協(xié)同作用。

稀土納米材料集稀土和納米材料特性于一體，用納米稀土粒子取代三效催化劑中的常規(guī)稀土化合物可以提高汽車尾氣中CO、NOx和碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化率。復(fù)合稀土化合物的納米粉體還具有其他材料難以匹敵的氧化還原性能。

2.3 在煙氣脫硫脫硝脫氮方面的應(yīng)用

我國能源結(jié)構(gòu)以傳統(tǒng)的化石能源為主，化石能源使用過程中，排放大量污染性氣體，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。趙岳等[5]深入研究了稀土催化劑，稀土催化劑可以有效催化化石能源產(chǎn)生的污染氣體，具有優(yōu)良的脫硫、脫硝性能。胡輝等[6]研究了負(fù)載型雙組分催化劑和單組分催化劑的催化效果，結(jié)果表明，SO2的催化還原溫度表現(xiàn)出較大的差異，雙組分負(fù)載催化劑的活化溫度相對降低了50～100 ℃，活性更高。 德國 Bergbau - Forschung 公司開發(fā)出一種新型的活性炭聯(lián)合法，脫硫率和脫氮率分別為98%和80%[7]。

選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是適合我國火電廠煙氣脫硝的有效技術(shù)，其中脫硝催化劑又是該技術(shù)的核心。稀土基的SCR催化劑具有高效、無毒、無二次污染、低成本、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，可替代高毒的釩鈦系，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。

2.4 在揮發(fā)性有機(jī)廢氣凈化中的應(yīng)用

隨著工業(yè)化程度的逐漸增加，工業(yè)有機(jī)廢氣污染嚴(yán)重，尤其是在化學(xué)品、染料和皮革化工等行業(yè)生產(chǎn)與使用過程中產(chǎn)生大量污染物。近年來，發(fā)展了等離子體-光催化體系凈化技術(shù)，能夠有效降解VOCs和NOx等污染性氣體，達(dá)到治理空氣的目的。

除了汽車等移動源排放的尾氣外，通過化學(xué)工業(yè)等固定源排放的SOx、NOx以及VOCs等有毒有害氣體也是大氣的主要污染源，嚴(yán)重危害人類的身體健康。高效、經(jīng)濟(jì)的凈化技術(shù)是解決此類問題的關(guān)鍵，其中催化凈化技術(shù)是目前最有效的途徑之一。

最近的研究發(fā)現(xiàn)，稀土CeO2在氯代烴催化燃燒反應(yīng)中可以用作主催化組分。用于氯代烴催化燃燒的稀土基催化劑主要有CeO2和過渡金屬摻雜的CeO2(包括鈰鋯固溶體)以及分子篩負(fù)載的CeO2催化劑等。例如，CeO2對二氯甲烷、二氯乙烷、四氯甲烷、四氯乙烯、三氯乙烯等氯代脂肪烴類小分子都具有良好的催化消除性能[1]。

2.5 在焦化廢水凈化中的應(yīng)用

焦化廢水成分復(fù)雜，既含有油脂和芳烴等有機(jī)物，又含有無機(jī)物，毒性很大，是一種高濃度酚氰廢液，嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境和威脅人體健康，處理難度非常高。在對焦化廢水處理技術(shù)方面生效甚微，傳統(tǒng)普通生化方法雖然可以去除酚、氰等污染物，但并不能更深層次地處理污染物。因此，近年來發(fā)展了一種新型的現(xiàn)代凈化技術(shù)—催化濕式氧化。鄒東雷等采用非均相催化氧化的處理方法，以γ-Al2O3為催化劑，并使用80 g/L 的硝酸銅溶液浸漬，結(jié)果表明，此方法對焦化廢水的處理效果明顯，使焦化廢水的污染得到更好治理[8]。

2.6 在催化燃燒中的應(yīng)用

化石燃料的催化燃燒包括天然氣催化燃燒、城市煤氣催化燃燒、液化石油氣催化燃燒、煤的助催化燃燒, 以及在水泥生產(chǎn)和汽油機(jī)燃燒室的催化燃燒等方面。燃燒催化劑面臨的主要挑戰(zhàn)是如何解決低的起燃溫度和高的熱穩(wěn)定性這一對矛盾。這涉及到耐高溫支撐載體、涂層和活性組分的結(jié)構(gòu)和性能, 涉及到催化材料的設(shè)計、制備以及反應(yīng)工藝與過程的設(shè)計等諸多的科學(xué)技術(shù)問題。這就需要進(jìn)一步弄清稀土材料提高催化劑熱穩(wěn)定性的機(jī)理和方法, 稀土節(jié)能添加劑在燃燒過程中的作用機(jī)理。稀土及活性組分在特定結(jié)構(gòu)環(huán)境中的分子組裝技術(shù), 使活性組分在高溫下具有較好的穩(wěn)定性?？偟膩碚f, 就是需要設(shè)計同時具有低溫活性和高溫穩(wěn)定性的多功能結(jié)構(gòu)的稀土催化材料[9]。

2.7 在固體超強(qiáng)酸中的應(yīng)用

烯烴水合、烯烴聚合、芳烴烷基化、芳烴?；?、酸醇酯化等石油化工過程都涉及到酸催化反應(yīng)，而在這些生產(chǎn)過程中所用的酸催化劑主要為液體酸，雖然其工藝成熟，但卻帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。自20世紀(jì)40年代以來，研究者在尋找可以替代液體酸的固體酸，因?yàn)楣腆w酸具有更易與液相反應(yīng)體系分離、后處理簡單、污染少、不腐蝕設(shè)備等特點(diǎn)，并可以在較高溫度下使用，擴(kuò)大了酸催化反應(yīng)的應(yīng)用范圍。

2.8 合成橡膠

稀土催化劑是一種性能獨(dú)特的合成橡膠催化劑。我國天然橡膠資源較為貧乏，每年要從國外進(jìn)口大量的橡膠，這為稀土催化合成橡膠工業(yè)提供了極好的發(fā)展機(jī)遇和廣闊的發(fā)展空間。

工業(yè)合成橡膠是以石油為原料發(fā)展起來的新興石油化學(xué)工業(yè)。稀土催化劑可以把石油提煉工業(yè)中的副產(chǎn)品，如乙烯、丙烯、丁烯和芳香烴等迅速聚合成各種性能的橡膠，并達(dá)到同天然橡膠相同的性能。而且也可以將稀土催化劑應(yīng)用于丁二烯定向聚合和異戊二烯定向聚合。例如，青島伊科思新材料股份有限公司最近研發(fā)的稀土異戊橡膠，達(dá)到國外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，其性能超過目前從俄羅斯大量進(jìn)口的同類產(chǎn)品。錦州石化與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所合作開發(fā)的稀土順丁橡膠系列產(chǎn)品， 是以釹為主催化劑、丁二烯為單體、己烷為溶劑， 采用絕熱聚合方法， 產(chǎn)品經(jīng)國內(nèi)幾家大輪胎廠試用， 其里程指數(shù)、磨耗指數(shù)、耐疲勞性等均比同樣配方的鎳膠輪胎有顯著提高， 性能達(dá)到甚至超過了國外同類產(chǎn)品， 同時使中國成為繼德國、意大利之后第3個掌握稀土順丁橡膠工業(yè)化技術(shù)的國家[10]。

2.9 固體氧化物燃料電池

固體氧化物型燃料電池(SOFC)構(gòu)成關(guān)鍵部件主要有電解質(zhì)、陰極、陽極和雙極板或連接材料等， 稀土在其中均發(fā)揮著重要的作用。在SOFC的電解質(zhì)中， 螢石型結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)主要有Y2O3穩(wěn)定的ZrO2(YSZ),CeO2及其復(fù)合物， Bi2O3基材料等， 其中YSZ應(yīng)用最為廣泛。陰極材料應(yīng)具有優(yōu)良的電催化活性、氧半滲透性、離子和電子導(dǎo)電的混合導(dǎo)電性能和與固體氧化物電解質(zhì)有相近的熱膨脹系數(shù)等特點(diǎn)，稀土基鈣鈦礦復(fù)合氧化物可以滿足上述要求。

2.10 移動制氫催化劑

基于氫氣在使用過程中的零排放特性, 被視為21世紀(jì)最有前途的燃料。在眾多的氫氣利用技術(shù)中, 以氫氧燃料電池, 特別是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是氫氣利用的較好平臺。但供氫技術(shù)的滯后已成為制約燃料電池發(fā)展和電動汽車商業(yè)化的瓶頸之一。與鋼瓶儲氫、低溫液氫、金屬或碳納米管儲氫等供氫方法相比, 以化石燃料(包括甲醇、汽油、柴油等)進(jìn)行車載制氫是現(xiàn)階段規(guī)模性解決移動氫源的重要途徑, 成為國外汽車公司和石油公司競相研發(fā)的重點(diǎn)。在車載移動氫源過程中, 至少需要燃料重整制氫、CO 的變換、CO 的凈化、燃料電池陽極廢氣的催化燃燒供熱等4個過程, 稀土元素作為催化劑的重要組分, 在以上4個過程中發(fā)揮著不可替代的作用。

在甲醇、天然氣、石油重整制氫催化劑中(如負(fù)載型Ni系、Cu系催化劑)引入稀土元素可顯著提高催化劑的活性、選擇性, 降低操作溫度, 提高催化劑的高溫穩(wěn)定性。

據(jù)專家預(yù)測，2020年我國汽車產(chǎn)量將超過2 500萬輛，我國汽車尾氣凈化器市場需求量至少在2 000萬套以上，對稀土催化材料的消費(fèi)需求將超過5 500 t。此外，隨著燃料電池、天然氣催化燃燒、水污染治理、空氣凈化等領(lǐng)域?qū)ο⊥链呋牧闲枨蟮拇蠓仍黾樱?015—2020年，我國稀土催化材料總消費(fèi)需求將超過17 000 t[11]。

稀土催化材料的未來發(fā)展趨勢是進(jìn)一步體現(xiàn)創(chuàng)新、綠色、高效的特點(diǎn)。機(jī)動車尾氣催化劑未來發(fā)展的重點(diǎn)是開發(fā)滿足更高的國家尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車尾氣凈化催化劑、儲氧材料及多種后處理集成技術(shù)等，如滿足國Ⅵ汽車尾氣標(biāo)準(zhǔn)對顆粒物的特殊要求; 發(fā)展CO、碳?xì)浠衔?、NOx、PM 四效汽油車尾氣凈化催化劑( FWC) 技術(shù); 發(fā)展功能合二為一的復(fù)合催化材料，如催化型柴油機(jī)顆粒物捕集器(CDPF) 技術(shù)、選擇性催化還原(SCR) 與柴油顆粒過濾器( DPF) 復(fù)合技術(shù)等; 此外還要發(fā)展高性能SCR、柴油機(jī)氧化催化器(DOC) 、CDPF 催化材料，以提升柴油車、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及摩托車等尾氣凈化水平。工業(yè)廢氣脫硝催化劑方面，未來需要發(fā)展耐高溫、非釩無毒、高效的脫硝催化劑，并進(jìn)一步發(fā)展其在非火電脫硝領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用。要著重開發(fā)高性能有機(jī)廢氣如VOCs等消除燃燒催化劑技術(shù)、天然氣催化燃燒高溫催化劑及應(yīng)用工程化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐、汽輪機(jī)等方面的應(yīng)用示范[12]。

稀土在我國國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用， 但與美國、日本等發(fā)達(dá)國家相比， 在高新技術(shù)領(lǐng)域，尤其在催化材料等領(lǐng)域的應(yīng)用方面， 我們還有較大的差距。稀土元素因特有的催化性能在多種催化材料中發(fā)揮著重要和不可替代的作用。今后要繼續(xù)鞏固和擴(kuò)大稀土催化材料在石油化工、機(jī)動車尾氣凈化催化劑中的應(yīng)用， 促進(jìn)產(chǎn)品升級換代；要大力開發(fā)稀土催化材料在新興領(lǐng)域中的應(yīng)用， 如固體氧化物燃料電池、天然氣催化燃燒、有毒有害廢氣的催化凈化等， 在不斷提高催化劑性能的基礎(chǔ)上， 要進(jìn)行功能化和工程化的研究， 以加快產(chǎn)業(yè)化的速度； 同時要進(jìn)行新型稀土催化材料的研究和開發(fā)， 重點(diǎn)是研究稀土可以作為主催化劑的新型催化材料和催化反應(yīng)， 以不斷擴(kuò)大稀土催化材料的應(yīng)用范圍。只有搞好了稀土催化材料的開發(fā)應(yīng)用， 才能真正發(fā)揮稀土的作用和價值，才能把稀土的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，促進(jìn)我國稀土產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展。

從稀土催化材料的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，目前稀土催化材料的幾個發(fā)展趨勢是主要集中在：1)提高催化劑的耐久性，特別是通過研究稀土納米材料、稀土-(貴)金屬復(fù)合材料等，提高抗中毒能力和高溫?zé)岱€(wěn)定性； 2)降低催化劑的成本，特別是制備新工藝和新裝備的開發(fā)； 3)改進(jìn)催化劑的性能，特別是低起燃溫度、高轉(zhuǎn)化率、寬工作窗口； 4)稀土催化材料的可控制備，尤其是孔分布與顆粒形貌； 5)開發(fā)適于在煙氣脫硫脫氮、污水處理、芳烴等有機(jī)工業(yè)廢氣凈化、室內(nèi)空氣凈化等領(lǐng)域應(yīng)用的稀土催化材料和集成技術(shù)等?？傊?，稀土催化材料的應(yīng)用前景非常誘人。我們應(yīng)當(dāng)針對環(huán)境保護(hù)和新能源利用過程的特點(diǎn)，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能稀土催化材料，達(dá)到稀土資源的高效利用，促進(jìn)稀土催化材料的技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)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[13]。

3 結(jié)語

我國稀土資源豐富, 而且稀土材料性價比高, 可重復(fù)使用, 對環(huán)境無二次污染, 是環(huán)境友好材料, 其發(fā)展和應(yīng)用對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。如何充分利用我國豐富的稀土資源，進(jìn)一步提高稀土催化劑的性能，提高稀土催化材料的核心競爭力，優(yōu)化稀土產(chǎn)業(yè)配置，降低催化產(chǎn)品的成本，擴(kuò)大稀土材料的應(yīng)用范圍，仍有很多研究工作亟需開展。近年來, 納米技術(shù)和材料科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展, 為開發(fā)高性能的稀土催化材料提供了新的機(jī)遇, 為開拓稀土材料的應(yīng)用領(lǐng)域提供了理論與技術(shù)基礎(chǔ), 稀土催化材料將具有更加廣闊的應(yīng)用空間。