合成氨管道车间
合成氨工业是化学工业的支柱产业，它的产量直接影响着诸如化肥、染料、医药等其他化学工业的发展与稳定。自1970 年代中东石油危机以来，世界能源日益紧张，而合成氨工业是高能耗的产业，为了降低能耗，各国研究者进行了大量的工作，致力于研究和开发低温低压下高活性的氨合成催化剂。
早期的研究，人们对Ru催化剂的表面结构、吸附性能以及反应机理进行了大量的工作，但是对高分散催化剂中残留的Cl-含量的影响却常常被人们忽视。随着研究的深入，Cl-对催化剂性能的负面影响渐渐引起了研究者的重视。氯离子残留在催化剂上会毒害氨合成反应，特别是用氧化物作载体时，氯离子会与氧成键，即使在较高的还原温度下，这种残留的氯离子都不容易被除掉。Aika等曾分别用不同的Ru前体为母体，以Al2O3为载体，不加促进剂，用类似的方法制得了一系列的Ru/Al2O3催化剂。在相同条件下测得催化剂的活性和氢气的化学吸附量，结果表明，Cl-强烈地抑制了活性的发挥。当还原温度低于900k时，Cl-对合成氨反应是一个不可忽视的毒物，而且在还原过程中释放的HCl对反应设备具有腐蚀作用。目前被广泛接受的关于Cl-毒化的机理有两种。
一种观点认为，氯的强电负性使得氯能吸引钌原子或其他供电子助剂上的电子，而使钌原子表面的电子云密度减弱从而抑制N-N 键的解离。早期Bond 就指出高分散催化剂中残余的Cl-可导致负载在Al2O3上的Ru的电荷密度减小，需要认真研究。Charcosset等的研究认为Cl-的存在是Ru3+无法彻底地被还原为Ru0的证明。Bossi等的研究有类似的结果，他们得出即使是经过相同条件的还原处理，Cl-在Ru/Al2O3上残留的趋势比在Ru/SiO2上大得多。Cl-的存在表示Ru3+没有完全被还原为Ru0。Shiflett 认为，Cl-的存在，使得钌催化剂上Ru的电子密度减少，从而抑制合成速率，增加表现活化能，增加NH3对反应速率的抑制效应。Dalla betta提到残余Cl-可能对CO吸附和反应性能有影响，并认为残余Cl-可导致负载在Al2O3上的Ru的电荷密度减少，从而抑制合成的速率，增加表观活化能，增加NH3对反应速率的抑制效应。有研究提到SiO2不会明显地吸附氯离子，而Al2O3则会将大量的氯离子包含在其结构中，残余的Cl-改变了Ru的周边环境，从而使H2的吸附减弱，同理也减弱了作为控制步骤的N2的解离吸附，使得合成氨速率下降。辛勤等利用原位红外光谱对不同Cl-含量的Ru/Al2O3 样品上的CO吸附态进行了考察，发现Ru/Al2O3 在300℃氢气还原时，Ru3+被还原的同时，部分Cl-转移到Ru附近的Al2O3 载体上，并同Al2O3 形成强L酸中心，可同被还原的Ru相互作用生成缺电子Ru中心。而在400℃抽空后除少部分Cl-以HCl的形式脱附外，部分Cl-又同附近的缺电子Ruδ+中心相互作用形成[ Ruδ+Clx-]复复合物，因此导致CO吸附量的明显下降。
另一种说法则认为氯离子的存在能促进氢气的吸附(一个氯离子大约能生成6个氢的吸附位)，因而抑制了氮气的活化。我们知道在钌催化剂表面存在H2 与N2的竞争吸附，由于H2的吸附热大于N2的吸附热，H2 的强吸附占据钌催化剂表面的活性中心，并有可能生成次层氢桥化合物，强烈吸附氢是钌系氨合成催化剂的共同特点。有研究认为催化剂中氯离子的存在则会进一步促进氢气在其表面的吸附。Lu等通过研究表明催化剂中存在电负性的氯离子能加深H2的化学吸附。在实验中他们分别用RuCl3和Ru3(CO)12为活性前体制备了Ru/Al2O3催化剂，用以研究比较两种样品上H2的活性吸附情况。从研究结果发现，以RuCl3为前体的样品上H2的化学吸附现象十分活跃，而在无氯的样品上H2的化学吸附现象则不是十分显著，证明Cl-的存在会促进催化剂对氢气的吸附。在后续的报道中他们提出，电负性的氯吸附离子优先在高价态的表面Ru上吸附，并阻碍邻近的低价态Ru向氢气分子提供电子。最终他们得出，催化剂中增加一个氯离子可以产生6个活化的氢气吸附位。