钌（Ru）作为铂族贵金属，其催化活性源于 4d⁷5s¹ 的电子构型 —— 未充满的 d 轨道可与反应底物形成稳定配位键，同时具备优异的电子转移能力，这使其在多相催化与均相催化领域均表现出不可替代性。从技术维度看，钌催化剂的核心优势体现在两大方面：一是宽域稳定性，在 - 200℃至 800℃温度区间、酸性（pH=1）至碱性（pH=14）介质及含硫 / 含氯等苛刻环境中，仍能保持晶体结构完整性，避免活性组分团聚或溶出；二是高效选择性，通过调控钌颗粒尺寸（2-5nm 为最优催化粒径）与载体（碳基、氧化铝、分子筛等）相互作用，可定向催化特定反应路径。
其应用场景已形成工业化体系，具体可分为三大领域：
氢化反应领域：作为低碳烯烃、芳香族化合物及含氧化合物氢化的核心催化剂，钌催化剂可在温和条件（温度 50-150℃、压力 0.5-2MPa）下实现氢分子的异裂活化 —— 氢原子通过钌表面活性位点转移至底物不饱和键，反应选择性可达 99.5% 以上。在油脂氢化中，可精准控制双键加氢程度，生产低反式脂肪酸的食用油脂；在药物中间体合成中，如手性胺类化合物的不对称氢化，钌 - 膦配体催化剂可实现 98% 以上的对映体过量值（ee 值），满足高端医药需求。
能源转化领域：在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，钌基催化剂（如 Ru-Se/C、Ru-Pt 合金）可替代部分铂催化剂用于氧还原反应（ORR），成本降低 40% 的同时，抗甲醇毒性能力提升 3 倍；在太阳能制氢领域，负载型钌催化剂（如 Ru/TiO₂）可高效催化水光解反应，产氢速率达 120μmol・g⁻¹・h⁻¹，量子效率超过 80%；此外，钌催化剂在煤制天然气的甲烷化反应中，可将 CO/CO₂转化率提升至 99%，且甲烷选择性稳定在 95% 以上。
石油化工与环保领域：在石油炼制的加氢脱硫（HDS）过程中，钌催化剂可有效脱除燃料油中的噻吩类硫化物，使硫含量降至 10ppm 以下，满足国 VI 排放标准；在挥发性有机物（VOCs）治理中，Ru/Al₂O₃催化剂可在 200℃低温下将苯、甲苯等 VOCs 完全氧化为 CO₂和 H₂O，处理效率达 99%；同时，其在工业废水处理的高级氧化工艺（AOPs）中，可活化过硫酸盐产生硫酸根自由基（・SO₄⁻），降解效率较传统催化剂提升 2-3 倍。返回搜狐，查看更多