钌碳催化剂的功能化赋能:动态机理解析与计算模拟辅助设计

360影视 国产动漫 2025-03-11 17:21 2

摘要:中文别名: 钌;钌碳;钌催化剂;钌(附在氧化铝上);钌(附在碳上);单晶钌;海绵状钌;钌炭催化剂;钌粉;钌标准溶液;钌元素标准溶液;钌黑;钌炭;钌氧化硅催化剂;钌-氧化铝;钌氧化铝催化剂;钌,粉末,-45um;C催化剂I钌催化剂;金沃催化;钌 三氯化钌

产品名称:钌碳,Ru 5%

中文别名: 钌;钌碳;钌催化剂;钌(附在氧化铝上);钌(附在碳上);单晶钌;海绵状钌;钌炭催化剂;钌粉;钌标准溶液;钌元素标准溶液;钌黑;钌炭;钌氧化硅催化剂;钌-氧化铝;钌氧化铝催化剂;钌,粉末,-45um;C催化剂I钌催化剂;金沃催化;钌 三氯化钌

英文名称: Ruthenium on carbon

英文别名: Ruthenium;Rutherium black;RUTHENIUM METAL;RUTHENIUM SINGLE ELEMENT STANDARD;RUTHENIUM SPONGE;RUTHENIUM STANDARD;RUTHENIUM PLASMA EMISSION SPECTROSCOPY STANDARD;RUTHENIUM PLASMA EMISSION STANDARD;Ruthenium powder;Ruthenium solution;Ruthenium cubes;Ruthenium black;Ruthenium catalyst;Ruthenium ICP Standard;Ruthenium ICP Std.;Ruthenium on activated carbon catalyst;Ruthenium on alumina powder;Ruthenium On Carbon;Ruthenium Powder (sponge);Rutheniumpowder,200-400mesh,;Sodium Hexachloro Palladate (IV) Tetrahydrate;1000μg;L HCl;RU006100;RU000220;RU006020;RU006101;RU006012;RU008010;RU007910;RU004500;RU004200;Ru-A1;Ruthenium element;CIRu

品牌: PERFEMIKER

CAS号: 7440-18-8

分子式: RU

分子量: 101.07

纯度:Ru 5%

一、核心科研应用领域

催化加氢反应

· 芳环与羰基化合物还原:钌碳催化剂(5% Ru/C)在有机合成中广泛用于芳环系统的氢化(如苯胺转化为环己胺)及脂肪族羰基化合物(醛/酮)的还原反应,其温和的反应条件和高选择性使其在药物中间体合成中具有优势。

· 选择性加氢:在氯代硝基苯等复杂底物的加氢反应中,该催化剂可在无脱氯抑制剂条件下实现100%转化率与选择性,突破传统催化剂的副反应限制。

电化学催化

· 合成氨与制氢:钌碳负载纳米颗粒(如Ru/CNT)被用于电催化氮还原反应(NRR),通过调控钌颗粒尺寸(1-5 nm)和负载量(2.5%-5%),显著提升合成氨效率与稳定性。

· 析氢反应(HER):氮/硼共掺杂碳负载钌催化剂在酸性或碱性电解液中表现出优异的HER活性,其导电性与活性位点密度直接影响制氢效率。

能源存储与柔性材料

· 柔性电极材料:通过负载钌纳米颗粒于碳纳米管或石墨烯基体,开发高容量、长循环寿命的柔性电池正极材料,解决传统电极材料机械脆性及容量衰减问题。

· 燃料电池应用:作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的催化剂,钌碳复合物可替代部分铂基催化剂,降低成本和资源依赖。

纳米复合材料与功能涂层

· 碳点/钌复合物:利用碳点(碳量子点)与钌的协同效应,开发荧光-催化双功能材料,应用于生物传感或环境检测。

· 抗菌与防护涂层:钌碳纳米颗粒的抗氧化性和化学稳定性使其在医疗器械表面改性或电子器件保护层中具有潜力。

催化剂性能优化

· 负载量与粒径调控:研究钌负载量(如0.2%-20%)和颗粒尺寸(1-20 nm)对催化活性的影响,探索最佳配比以提升反应速率和选择性。

· 多元素协同效应:通过掺杂氮、硼等非金属元素或复合金属(如铂、钯),增强催化剂导电性与抗中毒能力。

绿色合成与规模化生产

· 环保工艺开发:采用水基胶体溶液或生物可降解表面活性剂替代有机溶剂,实现钌碳催化剂的绿色制备(如纳米Ru/C的胶体吸附法)。

· 国产化技术突破:针对中国钌资源依赖进口的现状(2023年市场规模达20亿元),推动高纯度钌碳催化剂的国产化生产及标准化工艺。

跨学科应用拓展

· 柔性电子器件:开发基于碳纳米管/钌复合材料的柔性传感器或可穿戴能源设备,结合其机械柔韧性与高导电性。

· 环境修复技术:利用钌碳催化剂的氧化还原活性降解有机污染物(如农药、染料),或回收重金属离子。

动态机理与表征技术

· 原位表征技术:结合同步辐射X射线吸收谱(XAS)和原位透射电镜(TEM),揭示钌碳催化剂在反应中的动态结构变化与活性位点演化。

· 计算模拟辅助设计:通过密度泛函理论(DFT)预测钌-碳界面电子结构,指导高性能催化剂的理性设计。

来源:科学小黄花

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