钌基催化剂在加氢反应中的应用

《钌基催化剂在加氢反应中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、钌基催化剂在加氢反应中的应用吕明，刘华伟(工业气体净化精制及利用湖北省重点实验室湖北省化学研究院气体净化事业部，湖北武汉430074)ApplicationofRutheniumCatalystinHydrogenationReactionLvMing,LiuHuawei(HubeiIndustrialGasPurificationandUtilizationKeyLaboratory,GasPurificationDepartment,HubeiResearchInstituteofChemistry,Wuha

2、n430074,China)Abstract:Rutheniumcatalystshavemanyuniqueproperties,especiallyundermildconditionssuchaslawtemperatureandpressure.Thepaperbrieflyreviewsabouttherecentdevelopmentsofrutheniumcatalysts,applicationsandresearchprogressesinhydrogenationreactionweredis

3、cussedemphatically，includingtheimpactofcarriermaterials,precursorsandadditivesontheperformanceofcatalysts.Thedevelopmenttrendsofrutheniumcatalystswerealsoproposed.Keywords:rutheniumcatalysts；preparation；hydrogenation；industrialapplications钌是过渡金属，Ru原子的电子结构是氧化态

4、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，因而广泛应用于各类有机合成反应中。钌具有良好的加氢性能，作为一种优良的加氢催化剂，早在20世纪70年代就已经被前苏联学者和日本学者报道，在随后的几十年里，关于钌加氢催化剂的研究开发一直是国内外关注的热点之一[1]。1CO2加氢合成甲酸作为一种主要的温室气体，CO2对于环境的不利影响日益为人们所重视。对CO2进行催化加氢，在较低温度或温和的反应条对CO/CO2加氢甲烷化具有催化活性的金属一般为Ru、Rh、Ni、Pd等。其中Ru是最具

5、催化活性的组分，而且具有较好的低温活性。据报道，钌基甲烷化催化剂在90℃的条件下能将90%[8]的CO、CO2有效地转化为CH4。二是具有较快的反应速率和较高的选择性，钌基甲烷化催化剂在反应接触时间很短的情况下，CO、CO2甲烷化的选择性和转化率依然很高。反应接触时间较短意味着可以允许空速较大，因此可以缩小甲烷化装置的规模，减少工程投资，提高设备利用率。三是具有稳定性好、抗积炭和抗粉尘毒化等优点。钌基甲烷化催化剂一般由RhCl3浸渍或沉淀于载体表面，并经焙烧、还原制得。钌的负载量比较小，一般都在5%以下。还原温度

6、对该催化剂选择性影响较大，过高的还原温度会使其选择性降低，还原时间也有一定影响。常用载体有TiO2、Al2O3、ZnO、SiO2等，其活性随载体不同而不同，钌在不同载体上的活性次序虽然目前CO/CO2的甲烷化研究均表明贵金属Ru催化剂具有催化反应温度低、活性高、甲烷选择性好等优点，但其价格贵，成本高，不适于工业化。同时Ru还易与CO形成Ru(CO)x化合物[10]，Ru(CO)x在温度较高时易升华，造成活性组分Ru流失，使Ru基催化剂的催化活性下降。3苯选择性加氢合成环己烯由于具有高活性的双键，环己烯可用作医药、

7、食品、农药化学品、饲料、聚酯等精细化学品的中间体，用途广泛[11]。由苯直接选择性加氢一步制备环己烯是一条非常经济的工业化路线。但苯比较稳定，且环己烷的热力学稳定性比环己烯要高得多，苯催化加氢生成环己烷的趋势更大，很难控制在环己烯阶段[12]。直到1972年，杜邦公司以RuCl3为催化剂在高压釜中进行苯选择加氢的反应，同时在反应体系中加入水，使环己烯的收率达32%[13]，这才为苯选择加氢制备环己烯路线的工业化提供了可能性。此后国内外研究者对钌催化剂催化加氢苯做了大量深入的研究，其中沉淀法制备的负载型钌基催化剂是

8、目前路线中较成熟且已经工业化的路线。负载型催化剂的活性、选择性及寿命与载体的种类、制备方法有很大关联，其中，载体种类是决定反应选择性的重要因素。对于苯选择加氢制备环己烯反应，为了使生成的环己烯尽快从催化剂表面脱附，亲水性物质则是较好的载体，而疏水性物质不适宜作载体[12,13]。例如，有报道Ru/Al2O3·H2O催化剂，在相同条件下，环己烯的产量为Ru/Al2O3的４倍