合成氨工业是最重要的化学工业之一，世界各国都致力于合成氨工业的发展。钌催化剂由于其高的催化活性及温和的反应条件被誉为“第二代氨合成催化剂”。1992年，以活性碳为载体的钌催化剂在加拿大Ocelot合成氨厂首次实现工业化。但是，在氨合成反应条件下，钌金属容易使活性碳载体发生甲烷化，导致催化剂活性的降低，限制了钌催化剂的大规模工业应用。氧化镁载体是碱性氧化物，且具有很高的比表面积及稳定性。因此，也作为钌基氨合成催化剂的载体受到广泛研究，但是氧化镁负载的钉催化剂的氨合成活性远低于活性碳负载的钌催化剂。因此，制备具有高氨合成活性及稳定性的钌催化剂是合成氨工业的研究重点。 但由于钌催化剂成本昂贵、碳载体易被甲烷化而流失且涉及生产工艺流程的改变等问题，使得钌催化剂并没有得到更广泛的应用。为了解决钌催化剂存在的上述问题，近年来我们致力于研究非碳类载体，并试图降低催化剂中Ru金属的含量。本文就以上问题作出研究： 1．双金属活性中心氨合成催化剂的研究 (1)双金属的筛选 以传统的浸渍方法分别制备了MgAl(O)负载的Ru—M(M=Fe，Co，Ni，Mo)双金属中心氨合成催化剂。其中以Ru—Co催化剂具有最好的氨合成催化活性。 接下来以Ru—Co催化剂为基础，降低Ru的含量，并采取不同的Ru/Co比例，测其反应活性，找出当Ru含量降低50％后，Ru和Co含量均为2％的催化剂具有最好的应用价值，其催化活性与Ru和Co含量均为4％的催化剂相近。 (2)不同制备方法的研究 分别采用浸渍法、乙二醇还原共沉淀法和硼氢化钾水溶液还原法制备了以氧化镁为载体的Ru—Co双金属核心氨合成催化剂。其中乙二醇还原共沉淀法制备的催化剂具有最高的反应活性。 (3)研究不同载体上的Ru—Co双金属活性中心催化剂 分别制备的以MgO和MgAl(O)为载体的Ru—Co双金属活性中心催化剂。结果表明，以MgO为载体的Ru—Co双金属活性中心催化剂具有更高的氨合成催化活性。 (4)研究了分别以K和Ba为促进剂的Ru—Co双金属活性中心催化剂的催化活性，发现以KNO3为助剂的催化剂具有较高的氨合成活性，而以BaNO3为助剂的催化剂在425℃以下几乎没有活性。 2．氨合成反应动力学研究 通过一系列实验和计算，推导出了Ru/MgO和Ru—K/MgO分别在3 MPa和5 MPa下的N2、H2以及NH3的反应级数。N2的反应级数都比较接近1，是氨合成反应是速度控制步骤。而N2和H2的反应级数随着K的加入具有较大差异。K的加入降低了H—H在Ru上的脱附，压力升高，H2的反应级数越负，所以导致其活性随压力升高反而降低。而NH3的反应级数为负，说明NH3的存在抑制了氨合成反应的进行，可能是由于NHx在Ru上的吸附，占据了活性位，使得NH3的反应级数为负而不是理论上的0。