氨合成反应
Ru催化剂在低温低压条件下具有很高的催化氨合成反应活性, 被誉为继铁之后的第二代氨合成催化剂。其中以石墨化碳体系负载的Ru催化剂已经实现工业应用。相关研究主要集中在载体、前驱体和助剂. 研究表明, 在同等条件下, 大比表面积的碳材料负载的Ru催化剂活性远远高于其它负载形式。
最近，Li等以廉价的RuCl3为前驱体, 采用特殊方法制备的Ru/AC催化剂在375℃、10 MPa 和空速10000h-1时, 出口NH3的浓度可以达到20.4%。但活性炭在工业氨合成条件下的甲烷化将导致Ru催化剂的稳定性下降, 成为活性炭负载Ru催化剂实现工业化的制约因素。
研究者又试图将Ru担载在高稳定性氧化物上, 以期制备出稳定性好、活性高的Ru基催化 剂(如MgO, Al2O3,稀土氧化物以及其复合氧化物).经过科研人员的不断努力, 在425℃, 10MPa和空速为10000h-1条件下, 出口氨浓度较高的报道主要有霍超等运用超声共沉淀法制备的Ru/Ba-MgO催化剂和张留明等利用氧化-还原共沉淀法制备的Ru/CeO2催化剂, 其出口氨浓度分别可达17.26%和14.60%, 但仍远远低于活性炭体系。
当前, 氨合成催化剂的研究集中在AC甲烷化的机理及其抑制措施。研究的基本思路都是尝试利用高温处理或添加助剂来改变活性炭表面的微观结构, 以期解决碳载体甲烷化的流失问题。祝一锋基于活性炭基质、助剂种类、催化剂制备条件及活性炭处理对载体甲烷化反应机理和抑制措施的影响进行了系统研究。虽然都取得了一些有益的结论, 但还未从根本上解决碳载体的甲烷化问题。另外, 以高稳定性和大比表面积的氧化物负载Ru制备一种高活性的Ru基氨合成催化剂也是研究的一个重要方向。