钌基催化剂

第46卷第2期 2021年4月天然气化工一C1化学与化工NATURAL GAS CHEMICAL INDUSTRYVol.46 No.2Apr. 2021•综述与专论•费托合成钌基催化剂研究进展娄舒洁，刘克峰，肖海成，王林，贺业亨(中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院，北京102206)摘要：非常规天然气和生物质资源的开发推动了应用于小型费托合成装置的钌基催化剂的研发，而控制选择性和改善 稳定性是催化剂设计的核心问题。

本文综述了钌基费托合成催化剂研究进展，讨论了影响催化剂性能的关键因素。

分析发现，钌的粒径对活性和选择性均有显著影响，载体的性质决定了活性相的分散度、反应物和产物扩散行为以及二次反应；引入碱金 属、卤素、过渡金属可以改变活性中心的局域环境，起到电子或结构助剂的作用；h2/c o比和反应介质是影响选择性和稳定性的 重要的工艺条件，失活主要源于反应过程中的积炭和载体结构改变。

关键词：费托合成；钌；金属-载体相互作用；助剂；反应条件中图分类号：TQ203.2;O643 文献标志码：A 文章编号：1001-9219(2021 )02-01-09Review of Ru-based Fischer-Tropsch synthesis catalystLOU Shu-jie，LIU Ke-feng，XIAO Hai-cheng，WANG Lin, HE Ye-heng(Petrochemical Research Insitute of Petrochina, China National Petroleum Corporation, Beijing 102206, China)Abstract: Exploitation of unconventional gas and biomas s drives the development of Ru-based catalyst for small scale Fischer Tropsch synthesis industrial plants, and the selectivity control and stability improvement are two core issues of the catalyst design. This review introduced the current research progress of Ru-based catalyst for Fischer-Tropsch synthesis, and discussed the key catalytic factors affecting the catalyst performance. It is found that the particle size has significant effects on both activity and selectivity. The properties of the supports decide the dispersity of the active metals, the diffusion behaviors of reactants and products, and the secondary reactions on the catalyst. The introduction of alkali metals, halogens and transition metals can change the local environment of the active centers, and play the role of electronic or structural promoters. The H2/CO ratio and reaction medium are important operating parameters affecting the selectivity and stability of the catalyst, and the deactivation mainly results from the carbon deposition and the change of support structure during the reaction process.Keywords: Fischer-Tropsch synthesis; Ru; metal-support interaction; promoter; reaction condition合成气(c o+氏)制取烃类的费托合成过程是石 油路线之外获取燃料和化学品的重要平台反应，煤 炭、生物质、城市垃圾、石油焦、天然气等皆可作为 原料。

电解水制氢中钌基电催化剂的研究进展姚俊杰;唐佳易;杨志娟;陈建;孙迎辉【摘要】能源枯竭引发了寻找替代能源的热潮,氢气作为一种清洁能源引起了人们的广泛关注,尤其关注于电解水制取氢气,因此开发高效、稳定、廉价的电解水析氢的催化剂就成为研究热点.本文综述了铂(Pt)族元素中最便宜的钌和钌基材料作为高效电催化剂在电解水析氢反应中的研究进展,展望了钌和钌基材料在电解水析氢反应中的产业化应用前景.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2019(023)003【总页数】6页(P151-156)【关键词】氢析出反应;电催化剂;钌基材料;进展【作者】姚俊杰;唐佳易;杨志娟;陈建;孙迎辉【作者单位】苏州大学能源学院和能源与材料创新研究院,江苏苏州 215006;江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室,江苏苏州 215006;苏州大学能源学院和能源与材料创新研究院,江苏苏州 215006;江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室,江苏苏州 215006;山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛 266590;苏州大学能源学院和能源与材料创新研究院,江苏苏州 215006;江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室,江苏苏州 215006【正文语种】中文【中图分类】TQ116.2+11 引言近年来，全球人口爆炸造成对不可再生的化石能源的需求逐年增长，日益短缺的化石能源的及其使用过程中对环境造成的污染等问题，促使人类急切地寻找新型能源来替代这种传统能源[1,2]。

目前发展的一些新型可再生能源有风能、潮汐能、核能、太阳能和氢能等，其中，氢能因其具有可再生、重量轻和热值高等优点在众多可再生能源中脱颖而出[3-5]。

如何高效低能耗的制备氢气也就成为发展氢能的研究重点之一[6-7]。

其中，环保清洁的电解水制氢是近年来高速发展的一种制氢方法[8-10]。

电解水的本质是水的分解，如图1所示是电解水的简单示意图。

钌基催化剂钌基催化剂（Ruthenium-based catalysts）是一种重要的催化剂，由于其在多种化学反应中具有高效、选择性和稳定性等优点，近年来已经被广泛应用于有机合成、环境保护、能源转换等领域。

本文将着重介绍钌基催化剂的合成方法、应用以及未来的发展方向。

一、钌基催化剂的合成方法（一）溶液法在溶液法中，通常使用氯化钌、乙酸钌和三乙氧基钌等钌化合物作为原料，该方法有简单、易于控制反应条件和产品纯度高等优点。

常用的合成方法包括：1. 氮化合成法（nanoparticle synthesis method）该方法是将钌化合物溶解于一定量的有机溶剂（如乙二醇、苯等）中，然后将NH3气体通入溶液中，通过还原反应来制备纳米级的钌基催化剂。

其反应方程式如下：RuCl3 + n NH3 + 3n H2O → Ru2（NH3）10Cl6 + 2HCl其优点是具有良好的分散性和可重复性，而且可以通过调节反应条件来控制颗粒大小和形态。

2. 碱性水热法（alkaline hydrothermal method）该方法是将钌化合物与氢氧根等碱性溶液在高温高压下反应，形成具有高比表面积和催化活性的钌基催化剂。

其反应方程式如下：RuCl3 + 3NaOH + 3H2O → Na3RuO4 + 4NaCl该方法的优点是反应简单、环境友好、所得产物纯度高，但是其反应条件比较苛刻，且生成的催化剂表面易产生缺陷。

（二）固相法在固相法中，通常使用氧化钌、氯化钌、氮化钌等钌化合物作为原料，催化剂的制备分为直接还原法和间接还原法两种。

1. 直接还原法（direct reduction method）该方法是将钌化合物和氢气在高温下进行还原反应，制备出具有高比表面积的钌基催化剂。

其反应方程式如下：RuCl3 + 3H2 → Ru + 3HCl该方法的优点是催化剂稳定性高，具有良好的分散性和催化活性。

2. 间接还原法（indirect reduction method）该方法是将钌化合物首先经过预处理，然后在还原剂（如氢气）的作用下形成具有催化活性的钌基催化剂。

钌基核壳型双金属催化剂金属位点,酸位点全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：钌基核壳型双金属催化剂是一种具有较高催化活性和选择性的催化剂，其主要特点在于金属位点和酸位点的协同作用。

金属位点是催化剂中的活性中心，而酸位点则能提高反应的催化效率，两者共同作用形成了催化剂的高效性能。

钌基核壳型双金属催化剂的金属位点通常是负责催化氧化还原反应的金属，如铂、钯等。

这些金属位点能够催化氧化还原反应中的电子转移过程，促使反应物发生氧化还原反应。

而酸位点则是具有酸性的物质，能够在反应过程中促进分子间的结合和反应的进行。

通过金属位点和酸位点的协同作用，钌基核壳型双金属催化剂可以实现对复杂有机分子的高效催化转化，具有重要的应用价值。

金属位点的选择对催化剂的性能有重要影响。

一般来说，金属位点的选择应考虑其催化活性、稳定性和抗中毒性等因素。

例如，铂金属位点在催化氧化还原反应中具有良好的催化活性和稳定性，是常用的金属位点之一。

而钯金属位点则具有较高的电子亲和性，能够加速反应过程中的电子转移反应。

通过合理选择金属位点，可以有效提高催化剂的活性和选择性。

酸位点的性质也对催化剂的性能有重要影响。

不同类型的酸位点在催化反应中起到不同的作用。

强酸位点可以快速促进反应物之间的结合，加速反应的进行；而弱酸位点则更多地起到催化剂表面修饰的作用，提高催化剂的选择性和稳定性。

在设计钌基核壳型双金属催化剂时，合理设计酸位点的种类和分布是至关重要的。

钌基核壳型双金属催化剂在有机合成和环境保护等领域具有广泛的应用前景。

其金属位点和酸位点的协同作用能够实现对复杂分子的高效催化转化，为有机合成反应提供更多选择。

同时，钌基核壳型双金属催化剂具有较高的催化效率和选择性，可以降低反应的副产物生成，减少对环境的污染，是一种具有较高应用潜力的催化剂。

总的来说，钌基核壳型双金属催化剂的金属位点和酸位点起着至关重要的作用，它们的协同作用决定了催化剂的性能和应用价值。

新型钌基苯制环己烯催化剂在化学界，最近有一个新星闪耀，那就是钌基催化剂。

哎呀，这名字听着就让人感觉高大上，但其实它的本质和我们平时做饭的时候用的调味料有些相似。

想象一下，如果做菜的时候加了个特别的调料，那味道可就大不同了。

钌基催化剂就是这样的存在，特别能给反应增添风味，尤其是在合成环己烯的过程中。

环己烯，这名字一听就让人想起那些闪亮的汽车轮胎，特别是赛车上的，速度飞快，令人兴奋。

说到钌，这个元素可不是个儿小角色。

它在催化剂的界里可是当之无愧的明星。

它的催化性能简直如同鸡蛋碰石头一样，强劲有力，尤其是在苯的转化过程中。

想象一下，苯这种常见的化合物，原本就像一个懒散的家伙，晃晃悠悠地待在那儿，结果被钌催化剂一捅，瞬间就活跃起来，变成了环己烯。

哇，真是神奇得像魔法一样，让人忍不住想要叫好。

这个催化剂到底有什么特别之处呢？钌基催化剂的活性真是让人刮目相看。

它能够在相对温和的条件下就完成反应，低温低压，不像那些动辄就要高温高压的催化剂，让人感觉像是在上天的炼狱里受罪。

还有就是，它的选择性特别好，能够精准地将苯转化为环己烯，而不去捣乱产生其他副产物。

这就像是在一场选秀比赛中，选手们都在努力表演，结果钌催化剂就是那个获得满堂彩的冠军，稳稳地站在舞台。

这背后可不是偶然，而是科学家们一番辛苦的研究。

想象一下，那些实验室里的小伙伴们，日夜颠倒，试验失败了又再试，简直像是在打持久战。

每次看到反应不如预期，可能都要暗自神伤，咬牙切齿。

可这钌基催化剂就是在这样的坚持中被开发出来的。

人家一问：“你们这是干嘛呢？”回头看看那些试管和反应器，估计大家都想说：“这就是我们的追梦旅程！”然后，咱们得提一提这个环己烯，它在工业上的应用可不是盖的。

别看它名字听起来简单，它可是生产尼龙、涂料和合成橡胶的重要原料。

换句话说，没有环己烯，生活中的很多东西都可能失去光彩。

像汽车轮胎、运动鞋甚至你的手表，统统都和它有着千丝万缕的关系。

所以，搞定了环己烯的合成，整个工业链条都能稳稳当当走下去，简直就是一环扣一环。

载体钌催化剂的应用领域(三)：费-托(F-T)合成反应2016-06-11 12:21来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部钌催化剂实现水介质中费托合成F-T合成是合成气转化为碳氢化合物的反应过程。

F-T合成催化剂的活性组分主要以Fe, Co 和Ru为主, 其活性高低顺序为Ru>Co>Fe, 链增长几率顺序大致为Ru>Co≈Fe。

早期，有关负载型Ru基催化剂用于F-T合成反应的报道较多, 但其昂贵的价格限制了Ru催化剂的工业化应用。

当前, 负载型Ru基F-T催化剂的研究主要基于机理探索、新催化剂设计和新过程开发等角度展开的。

研究表明, Ru基催化剂可在较高的水分压和含氧化合物气氛中维持较高的活性，因而有可能用于生物质合成气转化反应中。

Xiong等研究了具有不同孔径和不同Ru粒径的 SBA-15分子筛孔道的限域Ru催化剂, 与Ru粒子尺寸等因素相比,SBA-15分子筛孔道的限域作用对F-T合成产物分布的影响更大, 适当的孔径可获得最佳的C5+烃选择性。

在催化剂设计方面, Okabe课题组采用醇盐法制备了孔径分布为4.0~8.0 nm的10%Ru/SiO2催化剂。

发现C5+烃的选择性随着孔径的增大而升高, 相应的CH4选择性则会降低；在孔径为8.4 nm的催化剂上, C5+烃选择性可达88.2%. 在新过程开发方面，Kang等通过耦合Ru基催化剂的高碳链增长效应和酸处理的CNT, 研制出具有高C10-20选择性的Ru/CNT催化剂。

在适宜的酸性和Ru粒径下, C10-20烃选择性达65%。

最近, 王野课题组设计出新型可控且具有高C5-11选择性的Ru/meso-ZSM5费-托合成催化剂, 并阐述了影响产物选择性的两个关键因素, 即载体孔结构和酸性质。

在此理论指导下, 成康等通过调节NaOH浓度, 得到了一种酸性和孔结构都呈现规律性变化的多孔级beta分子筛。

在相应的3%Ru/meso-beta催化剂上F-T合成反应的C5-11的选择性可达77.2%。

钌系催化剂的应用作者：admin 来源：未知日期：2010-6-3 11:04:16 人气：57 标签：钌系催化不饱和化合物加氢反应肉桂醛导读：Ｒｕ被认为是适于苯及其衍生物选择性加氢生成环烯的催化剂,也是适于苯环上或与共轭的、单一的双键相邻的羰基选择性加氢的催化剂[1]。

在脂肪族羰基化合物加氢所用…Ｒｕ被认为是适于苯及其衍生物选择性加氢生成环烯的催化剂,也是适于苯环上或与共轭的、单一的双键相邻的羰基选择性加氢的催化剂[1]。

在脂肪族羰基化合物加氢所用的催化剂中,钌是最有活性的,尤其是在水存在的条件下。

Ｐｔ和Ｒｕ可催化α,β＿不饱和醛生成α,β＿不饱和醇。

与Ｐｔ相比Ｒｕ具有较高的价格性能比。

肉桂醛是α,β＿不饱和醛中有代表性的化合物,其选择性加氢产物肉桂醇是香料、药物以及其它精细化工产品生产的重要原料和中间体,在有机合成中有着广泛的应用。

因此,肉桂醛选择性加氢生成肉桂醇的反应,不仅具有理论上的意义,而且具有实际应用价值。

负载型金属催化剂催化α,β＿不饱和醛的多相选择加氢,已越来越引起催化工作者的广泛关注。

将Ｎｉ和Ｒｕ催化剂分别用来催化葡萄糖加氢生成山梨醇的反应,在低温低压的条件下,Ｒｕ催化剂的性能更好,同时可降低生产成本及避免生成焦糖。

而且不像Ｎｉ,Ｒｕ不会进入糖的溶液,减少了提纯阶段的昂贵费用[5]。

相同条件下活性炭负载的Ｒｕ催化剂的活性是硅藻土负载的Ｎｉ催化剂的50倍。

Ｒｕ催化剂还可用来催化苯及甲苯部分加氢生成环己烯和甲基环己烯,使用水及有机添加剂,可提高生成环烯的选择性[7]。

芳香族化合物在Ｒｕ催化剂上生成相应中间产物的速率因取代基性质、数目及位置的不同而各异。

1 Ｒｕ加氢催化剂的制备Ｒｕ催化剂的制备方法有浸渍法[8]、沉淀法[9]、离子交换法[10]、化学混合法[11]等,离子交换法通常用来制备沸石负载的Ｒｕ催化剂。

化学混合法是将ＲｕＣｌ3·ｘＨ2Ｏ用二元醇溶解,与金属醇盐混合,在60～80℃保持2～4ｈ,并不断加水,使金属络合物混合溶液变为粘性溶液,逐渐变为凝胶。

一、概述钌基催化剂是一类重要的催化剂，广泛应用于化工生产、环境保护等领域。

钌基催化剂的技术指标对其性能和应用起着至关重要的作用。

本文将针对钌基催化剂的技术指标进行详细的说明和解释，以期为相关领域的研究和实践提供参考和指导。

二、表面积钌基催化剂的表面积是指单位质量催化剂表面上所具有的有效反应面积。

通常以m2/g为单位表示。

表面积越大，催化剂与反应物接触的有效面积就越大，反应速率也就越快。

对于不同的反应体系，所需的催化剂表面积也各有不同。

一般来说，钌基催化剂的表面积应在100-300m2/g之间。

三、孔径孔径是指催化剂内部孔道的直径。

催化剂的孔径分布对反应物分子的扩散和传质过程有着重要的影响。

通常来说，钌基催化剂的孔径主要分为微孔、介孔和大孔三种。

微孔对小分子的扩散传质有利，介孔适用于中等大小的分子，大孔则适用于大分子。

合理的孔径分布可以提高催化剂的活性和选择性。

四、比表面积比表面积是指催化剂的单位质量所具有的表面积。

常用的单位是m2/g。

比表面积越大，催化剂所具有的吸附能力也就越强，活性位点也就越多，从而可以提高催化剂的活性和选择性。

通常来说，钌基催化剂的比表面积应在100-300m2/g之间。

五、催化活性催化活性是指催化剂对反应物质的转化能力。

对于钌基催化剂而言，其催化活性主要取决于有效的活性位点的数量和活性能力。

通常通过活性测试可以确定催化剂的活性。

在实际应用中，催化活性往往是衡量钌基催化剂性能的重要指标之一。

六、稳定性稳定性是指催化剂在长期或持续使用过程中的性能保持能力。

钌基催化剂在高温、高压、强酸碱等恶劣条件下工作，因此其稳定性显得尤为重要。

合格的钌基催化剂应该具有良好的稳定性，能够在长期使用过程中保持其催化性能。

七、选择性选择性是指催化剂对反应物质选择性转化的能力。

对于钌基催化剂而言，其选择性往往影响着产品质量和产率。

良好的选择性能够有效地减少副反应的发生，提高目标产物的纯度和产率。

八、总结钌基催化剂的技术指标包括表面积、孔径、比表面积、催化活性、稳定性和选择性等多个方面。

负载型钌基分类-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：负载型钌基分类是指利用负载型钌基作为催化剂，在化学反应中起到催化作用并实现有效的分类过程。

负载型钌基分类技术已经在化学领域引起了广泛的关注和研究，因其在催化反应中具有较高的活性和选择性，被认为是一种非常有前景和潜力的分类方法。

随着科学技术的不断发展和进步，负载型钌基分类在有机合成、催化剂设计和环境保护等领域具有广泛的应用前景。

通过合理设计和优化催化剂的结构，可以提高其催化活性和稳定性，实现更高效、高选择性的分类过程。

同时，负载型钌基分类还可以减少废弃物的产生，降低能源和原材料的消耗，对于推动绿色化学和可持续发展具有积极的意义。

本文将从负载型钌基分类的定义、背景以及其优势和应用等方面进行深入剖析。

首先，我们将介绍负载型钌基分类的基本概念和原理，以及相关的研究背景和现状。

然后，将重点探讨负载型钌基分类技术在不同领域的优势和应用，包括有机合成、催化剂设计和环境保护等方面。

最后，我们将总结负载型钌基分类的重要性和前景，并展望未来在这一领域的研究方向。

通过对负载型钌基分类的全面分析和探讨，旨在为读者提供一个全面了解负载型钌基分类技术的文章，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。

1.2 文章结构文章结构部分主要是对整篇文章的章节划分进行介绍，以下是对每个章节内容的简要概述。

2.正文：在这一部分，我们将详细探讨负载型钌基分类，包括其定义和背景，并着重探讨它的优势和应用。

通过对负载型钌基分类的深入研究，我们可以更好地理解它在不同领域的应用前景，并为未来的研究方向提供借鉴和展望。

2.1 负载型钌基分类的定义和背景：这一小节将介绍负载型钌基分类的定义，即基于钌基的分类方法，并重点介绍其背景和起源。

我们将探讨负载型钌基分类的基本原理和方法，并对其在不同领域中的发展进行概述。

2.2 负载型钌基分类的优势和应用：在这一小节中，我们将详细探讨负载型钌基分类相对于其他分类方法的优势和潜在应用。

钌催化剂氯离子中毒有办法避免吗2016-05-20 12:51来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部钌催化剂RuCl3结构氯离子和含氯离子的化合物是钌催化剂的氨合成与氮气吸附的毒物，因此除去催化剂中的氯离子是制备高性能钌催化剂的重要保证。

目前常用的除氯办法有以下三种：1、氢气还原脱氯方法是将浸渍了RuCl3溶液的催化剂样品干燥后，置于流动氢气的环境中，在一定温度下进行还原处理。

还原的目的有两个，一是使母体化合物转变为单质钌，二是将残留的Cl-脱除。

这种方法利用了纯RuCl3与氢气发生还原反应的原理。

当没有载体存在时，该反应在175℃左右就可以发生。

但在催化剂还原过程中，生成的HCl有可能被载体再次吸附，因此使得氯离子可能无法被除尽。

Murata等的研究表明单通过氢气还原不可能完全除去Ru/MgO上的氯离子，即使还原的温度高达700℃仍有20 %的氯残留，大部分以MgCl2的形式存在。

他们认为在700-900K还原过程中发生了如下的反应：2RuCl3+3H2=2Ru+6HCl2HCl+MgO=MgCl2+H2O2RuCl3+3MgO=Ru2O3+3MgCl2Ru2O3+3H2=2Ru+3H2ONarita等在用氢气还原Ru/Al2O3催化剂的过程中发现，即使在900K的还原温度下，催化剂中仍然有大量的氯离子被包裹在Al2O3载体中而不能被除去。

Zeng 等研究了不同温度下5wt%Ru/HTAC催化剂上的脱氯情况。

通过元素分析发现，即使是还原温度高达450℃和600℃下对催化剂进行脱氯还原24h，催化剂上仍然分别有0.08%和0.05%的氯存在。

梁长海用AgNO3溶液浸渍在400℃氢还原得到的Ru/AC催化剂，发现在样品表面迅速生成白色的氯化银，证明了以上的猜测。

对于氢气还原法脱氯，对于不同载体的催化剂，国内外做过多方面的研究，主要是从还原温度和还原时间两个方面考察脱氯的效果。

Murata和Aika的研究表明在Ru/MgO的还原过程中，还原的温度越高催化剂中氯离子的量(用Cl/Mg值表示)越少。

烯烃复分解反应打破了通常意义下C=C双键的反应模式，为有机化合物的合成提供了新途径。

钌催化剂广泛应用于复分解反应，其中Grubbs催化剂是烯烃复分解反应中常用的催化剂。

➢Grubbs催化剂的广泛使用，是因为如下特点：
*形成、破坏、重排C=C双键
*对各种官能团的高耐受性
*在空气中的高稳定性
*种类繁多的此类试剂可供选择
Grubbs二代催化剂和Hoveyda-Grubbs改性催化剂的发展在很大程度上是由对更活跃的催化剂的需求所推动的，这些催化剂可以实现一代系统所不能实现的转变，例如对空间要求高的烯烃和缺电子烯烃的转化。

虽然这些改进的催化剂拓宽了烯烃化合反应的领域，但在某些情况下，一代催化剂在给定的化合反应中仍能提供优异或更优的结果。

因此，在许多情况下，并没有一个通用的转位催化剂。

➢钌催化剂广泛应用于以下复分解反应：
1、闭环复分解反应（RCM）
2、交叉复分解反应（CM）
3、开环复分解反应（ROM）
4、烯炔复分解反应
5、开环复分解聚合反应（ROMP）
6、非环双烯复分解聚合反应（ADMET）。