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%。
虽然Ru催化剂在F-T合成中的活性和选择性很高, 但因其价格昂贵而很难实现工业化应用。所以在实际应用中常将Ru作为钴基 F-T合成催化剂的助剂。Tsubaki等对贵金属对Co/SiO2催化剂性能的影响进行了研究。发现催化剂的活性顺序为：RuCo>PdCo>PtCo>Co,其作用机理为Ru可以促进催化剂中金属Co的还原, 从而使催化剂性能得到改善。Iglesia发现，助 剂Ru的加入可使Co/TiO2催化剂的F-T合成活性提高3倍的同时, 还可使产物中C5+选择性从84.5%提高到91.2%。Li等的研究也得出相似的结果。他们还发现, 助剂Ru的加入不但可以提高催化剂活性, 并且还可以降低产物中甲烷选择性。高海燕等研究了Ru含量对 Co/SiO2催化剂费-托合成反应性能的影响。发现少量Ru的添加即可显著提高Co/SiO2催化剂的还原度, 但对Co分散性能的影响较小；即便是Ru的含量超过9.96%, 也未发现Ru和 Co可相互作用提高Co的分散度, 反而会使C5+选择性降低。因此, Ru对Co/SiO2的促进作用存在一个最佳值。这进一步完善了Tsubaki等的研究工作。