催化剂由活性金属、助剂和载体三部分组成。因此,想要制备出高性能钌系氨合成催化剂并深入了解其作用机制。必须系统地研究催化剂的活性与钌负载量的关系、碱助剂的作用机理,炭载体的石墨化方法。本论文从钌催化剂的物理性质、化学吸附性质、氨合成活性等入手,研究了催化石墨化法合成石墨化炭及其在氨合成中的应用、Ru/C氨合成催化剂中助剂的促进作用、钌负载量对以炭为载体的钌系氨合成催化剂稳定性的影响。本论文的主要结论如下:(1)在Fe(N03)3和/或KOH存在时,通过低温热处理制备石墨化炭,结果表明Fe(N03)3和KOH不仅会增强炭的石墨化程度和比表面积,而且会增加炭缺陷位的数目和表面含氧官能团,从而减弱强氢吸附,因此制备的炭用作钌催化剂的载体,可以提高其活性。(2)以不同含量锂为助剂的钌催化剂氨合成速率相似。钾助剂含量较高时,其氨合成活性略高。Cs含量在7-40%的范围内,钌催化剂的活性随着Cs含量的增加而增大。M/Ru的摩尔比在2.0-3.2范围内,氨合成速率的大小顺序为Cs>K>Li。所有催化剂的钌粒子均匀的分布在炭载体表面、尺寸分布范围为1.0-3.0nm,说明碱助剂对催化剂活性的影响并不是由于钌粒子尺寸的改变造成的。(3)由于钾助剂和大量的钌金属造成炭孔的局部堵塞,石墨化程度随着钌负载量的增加而减小。钌粒子的尺寸随着钌负载量的增多而增大。随着钌负载量的增加初始活性先增加到一定数值后开始下降。对于Ru/AC催化剂。钉含量为10wt.%时初始活性最高。对于Ru/AC-H催化剂来说钌负载量较多时将导致500 ℃时催化剂失活更加严重。通过本论文的研究,我们找到了活性炭载体的低温石墨化方法,建立了活性炭载体性质与催化剂性能之间的规律性认识。深入认识了不同碱金属(Li、K、Cs)助剂对氨合成Ru/C催化剂的影响。系统研究了钌负载量与氨合成催化剂性能之间的关系。