Ruthenium‐Based Catalysts Supported on Lanthanum and Carbon‐Modified Alumina for Low‐Pressure Ammonia Synthesis

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:This paper provides a novel catalyst design approach using support modification to overcome hydrogen poisoning in ammonia synthesis.

🏢実務担当者:Chemical companies involved in ammonia production can use these insights to develop more efficient low-pressure catalysts.

抄録 低圧アンモニア合成技術は、食料安全保障の確保、エネルギー転換の促進、気候変動への対応において革命的な意義を有する。しかし、触媒の水素被毒が長年にわたり低圧アンモニア合成プロセスの発展を制約してきた。担体表面特性の制御に着目し、本研究ではRu/Al 2 O 3 ‐La‐C触媒を successfully 調製した。触媒表面における水素の移動および脱離経路を制御することにより、低圧条件下での水素被毒現象を効果的に緩和した。400°Cおよび3 MPaの反応条件下で、Ru/Al 2 O 3 ‐La‐C触媒のアンモニア合成収率は4.74 mmol NH 3 ·g cat −1 ·h −1 に達し、未修飾のRu/Al 2 O 3 触媒よりも10倍高かった。同時に、水素の反応次数は−0.43から0.58へ変化し、窒素の反応次数は0.98から0.44へ変化したことから、触媒の水素被毒問題が大幅に改善され、窒素の活性化が促進されたことがさらに確認された。H 2 ‐TPDおよびH‐D交換実験によるキャラクタリゼーション結果は、LaドーピングがLa‐Oサイトを構築し、活性成分Ruから担体への活性水素の移動を促進することを示した。対照的に、炭素の導入は金属Ru表面における水素の再結合および脱離様式を調節し、水素がH 2 Oを形成する代わりにH 2 の形態で脱離することを促進した。本研究は、低圧アンモニア合成用触媒の設計および開発に新たな知見を提供するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

ABSTRACT Low‐pressure ammonia synthesis technology holds revolutionary significance in ensuring food security, promoting energy transition, and addressing climate change. However, the hydrogen poisoning of catalysts has long restricted the development of low‐pressure ammonia synthesis processes. Focusing on the regulation of support surface properties, this study successfully prepared a Ru/Al 2 O 3 ‐La‐C catalyst. By regulating the transfer and desorption pathways of hydrogen on the catalyst surface, the hydrogen poisoning phenomenon under low‐pressure conditions was effectively alleviated. Under the reaction conditions of 400°C and 3 MPa, the ammonia synthesis yield of the Ru/Al 2 O 3 ‐La‐C catalyst reached 4.74 mmol NH 3 ·g cat −1 ·h −1 , which was 10 times higher than that of the unmodified Ru/Al 2 O 3 catalyst. Meanwhile, the reaction order of hydrogen changed from −0.43 to 0.58, and the reaction order of nitrogen changed from 0.98 to 0.44, further confirming that the hydrogen poisoning issue of the catalyst was significantly improved and the activation of nitrogen was promoted. Characterization results from H 2 ‐TPD and H‐D exchange experiments showed that La doping constructed La‐O sites, which facilitated the transfer of active hydrogen from the active component Ru to the support. In contrast, the introduction of carbon regulated the recombination and desorption mode of hydrogen on the surface of metallic Ru, prompting hydrogen to desorb in the form of H 2 instead of forming H 2 O. This study provides a new insight for the design and development of catalysts for low‐pressure ammonia synthesis.

• openalex https://doi.org/10.1002/cbh2.70063first seen 2026-05-17 05:51:22 · last seen 2026-06-08 04:53:34