Среди металлов, катализирующих превращение оксида углерода и водорода в углеводороды, рутений выделяется тем, что он активен уже при сравнительно низких температурах, а при высоком давлении способствует синтезу высокомолекулярных насыщенных углеводородов. Разработка как можно более активных форм металлического рутения явилась путем повышения селективности и производительности катализаторов и снижения температуры синтеза полиметиленов. Осложнением при этом является образование комплексных соединений — карбонилов рутения, чему благоприятствуют высокие парциальные давления оксида углерода и низкие температуры.
Для стадий приготовления, восстановления и предварительной обработки катализатора предложены и проверены многочисленные варианты. Исследовано влияние щелочей, кислот, растворителей, носителей и структурных промоторов на степень и селективность превращения оксида углерода.
Приготовление катализаторов. В большинстве проведенных работ для приготовления активных рутениевых катализаторов исходили из окисленного рутения в расплаве гидроксида и нитрата калия [11].
Рутений, гидроксид и нитрат калия в массовом соотношении 1:10:1 вводили в серебряный тигель и вели реакцию в течение 1—2 ч. В качестве окисляющего агента вместо нитрата калия можно применять пероксид натрия [10]. Образовавшийся расплав рутената калия K2RuO4 охлаждают и растворяют в воде. Затем к кипящему раствору рутената калия, имеющему темно-красный цвет, по каплям добавляют метанол. В результате выпадает осадок RuO2, восстанавливающийся из соли. Осадок тщательно промывают водой, сначала немного подкисленной азотной кислотой, а затем дистиллированной водой. После этого осадок высушивают при 110°С и получают гидроксид рутения (IV) [1, 4, 12].
Полученные этим способом катализаторы непосредственно использовали в синтезе полиметиленов [4—6]. Они обеспечивали удовлетворительное превращение СО и Н2 при температурах выше 140 °С (предпочтительно при 180°С). Предварительное (т. е. до синтеза) восстановление RuO2 водородом не повышало активность [5]. При температуре выше 140 °С даже в атмосфере синтез-газа Происходит полное восстановление гидроксида рутения (IV) до металла. Такой катализатор показывал очень хорошую стабильность при длительном испытании (свыше полутора лет) при 195—215°С и 10 МПа [5].
Повышение активности катализатора путем у-облучения. Диоксид рутения после у-облучения 60Со при внесении в нонан энергично реагировал с ним (появлялась светлая вспышка) [13], а при синтезе полиметиленов показывал значительно более высокую активность (удовлетворительное превращение отмечается уже при 132 °С). Действие у-облучения (65 ч, доза 30,8Х Х10-3 А/кг) не зависело от того, проводили его в присутствии воздуха или после тщательного удаления газа в вакууме. В качестве продуктов окисления нонана были обнаружены диоксид углерода и вода. Содержащийся в них кислород соответствовал 40% кислорода из введенного RuO2. При облучении гидроксида рутения (IV), вероятно, возникают энергетически возбужденные состояния, которые повышают его реакционную способность при взаимодействии с нонаном. При хранении облученного диоксида рутения его реакционная способность снова снижается. Уменьшение активности, как следует из приводимых ниже результатов, объясняется тем, что при реакции с нонаном образуется металлический рутений, очень тонко диспергированный. Облучение рутениевого катализатора после восстановления водородом заметно снижает его активность [12].