博一建材讯:贵金属在催化领域占有极其重要的地位,且许多已实现工业化应用。Ru原子的电子结构为4d75s1,是氧化态最多的元素,每一种电子结构又具有多种几何结构,为多样的Ru配合物合成提供良好的基础,因而广泛应用于烯烃复分解聚合、Heck和异构化等有机合成反应中。其中,美国麻省理工学院的Grubbs因成功开发了一系列Ru卡宾络合催化剂,并应用于烯烃复分解反应而获得了2005年诺贝尔化学奖。因此,近年来有关Ru催化剂合成与应用的综述较多,但是主要集中在有机合成领域。
随着Ru催化剂研究的不断深入,负载型Ru催化剂在其它工业领域的应用也已成为研究的热点。铂系元素中Ru是地壳中含量最少的贵金属元素,将其负载在载体材料上可以增大金属粒子的比表面积和分散度,进而提高Ru粒子的利用率,降低催化剂的成本。用于负载Ru的载体材料的种类也在不断增加,已发展到高分子材料和离子液体等功能材料。同时,伴随着催化机理研究的不断深入,Ru催化剂的应用领域也在不断拓展。目前,有关负载型Ru催化剂综述类文献主要集中在氨合成、费托合成、催化加氢、CO变换和烃类重整制合成气等领域。但只是将Ru催化剂作为反应体系催化剂的一类进行描述,有关对负载型Ru催化剂制备方法和应用进行综述的较少。
现有研究对纳米材料负载Ru催化剂载体和前驱体的选择以及制备方法的最新研究进展进行了总结,评述了负载型Ru催化剂在催化反应中的应用概况,以期对Ru催化剂和其它贵金属催化剂的研究与应用提供一些有益的启示。
纳米材料负载Ru催化剂已经成为氨合成、制氢和有害气体降解等领域的首选催化剂。但是,从材料角度考虑负载型Ru催化剂还存在许多问题:如何解决碳材料在高温下与Ru作用产生甲烷化问题,增强碳载体的稳定性;如何制备出大比表面积的氧化物载体,提高纳米Ru粒子的分散度,增强载体与Ru粒子的相互作用,扩大反应物分子在载体的扩散空间;根据不同的载体和反应体系,如何选择合适的制备方法,开发出性能更加优良的Ru基催化剂。从活性组分Ru的角度考虑,更重要的是要开发出更加经济、快捷和高效的从废弃Ru催化剂中回收Ru的工艺,这是Ru催化剂实现工业化的关键步骤。同时寻找一种与活性组分Ru具有协同作用的非贵金属或其氧化物作为助催化剂添加到负载型Ru催化剂中,降低Ru含量,提高催化性能也是Ru基催化剂研究的一个重要方向。另外,拓展负载型Ru催化剂的应用也具有重要的意义。要实现这些挑战性课题的突破,需要催化、化工和其它新材料领域研究者的共同努力。首先要深刻认识Ru催化剂在不同反应体系中的催化作用机理和催化反应机理,再开展负载型Ru催化剂的设计或全新反应体系的构建,要时刻注视催化领域的最新发展动向,将最新的制备方法、表征手段和机理研究进展引入到负载型Ru催化剂的研究中,以期取得重大突破。(欣然)
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