[发明专利]一种含钌催化剂及其制备方法与用途

说明书

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种含钌催化剂及其制备方法与用途。所述的催化剂包含催化活性物质，所述的催化活性物质包含金属钌或其化合物，所述的金属钌或其化合物中的钌元素由组成和/或丰度较天然有所改变的非放射性同位素构成，其中至少一种非放射性同位素的丰度在天然丰度的基础上改变1/20以上且不低于20％。利用本发明的催化剂及其制备方法与用途，能够使得到的含钌催化剂具有更好的催化性能。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种含钌催化剂及其制备方法与用途。

背景技术

催化剂材料与催化技术是当今化学工业发展的基础性、关键性的材料和技术之一。现代工业中，利用催化技术所产生的产值已占国民经济总产值的约30％。

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。

钌催化剂价格相对便宜，应用十分宽广，在催化剂中地位凸显，特别是在石化工业和化学工业中尤其重要。目前，钌催化剂在加氢、氧化、氢解、氨合成、烃类合成、加氢甲酰化等许多领域具有良好的催化性能，表现出活性高、稳定性好、降低反应能耗等特点，具有广阔的应用前景。

但是，钌基催化剂在反应中容易溶解流失，造成失活，高温下稳定性也较差。针对这些问题，世界范围内大量的研究学者致力于开发新型钌基催化剂，以提高钌基催化剂的催化活性、选择性并延长其寿命。目前主要的应用研究包括：

1)合成氨

韩文峰采用氯化钌和碳酸钾为原料，利用浸渍法制备了活性炭负载钌基氨合成催化剂，讨论了影响钌分散度与氨合成催化活性的若干因素，出口氨体积浓度达到15.3％。

2)催化加氢反应

张俊忠课题组考察了Ru的氯化物与三苯基膦(PPh3)原位制备的催化剂催化CO₂加氢制甲酸的活性，甲酸转化频率达到84.9h^-1。

3)费托合成

王野等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％。

4)制氢反应

程杰研究了应用于燃料电池的硼氢化钠(NaBH₄)水解即时供氢的一种方法，用化学镀法制备的泡沫镍载钌(Ru)作为催化水解NaBH₄碱溶液制氢的催化剂，具有稳定高效的活性。这种容易制备的催化剂在多次使用后仍显示了较高的活性，当NaBH₄浓度为5％(质量分数)、NaOH浓度为3％、载Ru量为6％时，在25℃常压且催化作用下，反应速率可以达到1.906mL·s^-1·g^-1。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种含钌催化剂，以能够具有更好的催化性能。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种含钌催化剂，所述的催化剂包含催化活性物质，所述的催化活性物质包含金属钌或其化合物，所述的金属钌或其化合物中的钌元素由组成和/或丰度较天然有所改变的非放射性同位素构成，其中至少一种非放射性同位素的丰度(质量百分比含量)在天然丰度(钌元素同位素天然丰度为：Ru-96为5.52％，Ru-98为1.88％，Ru-99为12.7％，Ru-100为12.6％，Ru-101为17％，Ru-102为31.6％，Ru-104为18.7％)的基础上改变1/20以上且不低于20％。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种含钌催化剂，其中：