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氧化亚氮(N2O),是一种普遍存在的温室气体,而且还是一种绿色的推进剂[1]。钌基催化剂因其高效的N-O键断键能力而在N2O催化分解反应中表现出了优异的反应性能[2]。二氧化钛(TiO2)是一种能与金属氧化物形成较强相互作用的载体,我们前期的研究发现RuO2与金红石型rutile-TiO2间因晶格匹配程度高而形成Ru-O-Ti键,进而产生强相互作用。由于r-TiO2与RuO2在界面处的晶格匹配作用的存在,所负载的RuO2是以纳米薄膜的形式均匀平铺在r-TiO2的表面;与锐钛矿型Anatase-TiO2载体担载的RuO2催化剂相比,该催化剂在N2O分解反应中表现出了更高的催化活性和良好的稳定性能[3]。但是其本征原因还不清楚。对于N2O(2N2O→2N2+O2)分解而言,氧在催化剂表面的脱附是反应的速控步骤[4]。因此不同晶型TiO2担载的RuO2催化剂上Ru-O键的强弱研究有利于认识其本征活性。我们首先应用原位红外研究了N2O在催化剂上的吸附和反应来确定催化剂的活性中心。在300℃的反应温度下,随着反应的进行出现一个明显的红外吸收倒峰[5],此吸收峰可归结为RuO2物种,倒峰的出现表明RuO2参与反应中,表明Ru-O键在不断地转化中。红外结果也显示,H2在催化剂上的吸附也会导致890 cm-1处红外吸收倒峰的出现。因此,我们采用H2吸附,并结合热力学计算得到Ru-O键键强。具体计算步骤如下:H2(g)+RuO2→H2O(ad)+Ru O Q1(1)H2O(g)→H2O(ad)Q2(2)H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)Q3(3)Q1和Q2为测量值,Q3为气态水的生成热242 k J/mol[6]。根据1-3式,可以计算得到Ru-O键键强的计算公式为RuO2→Ru O+1/2O2,其相应热量计算值为Q1-Q2-O3。据此得到金红石和锐钛矿型TiO2担载的RuO2上的Ru-O键的键强分别为50和90 k J/mol。金红石型TiO2担载的RuO2上更低的Ru-O键强表明在N2O分解反应中O2能够更容易地进行脱附。这与其更高的N2O分解活性相一致,也表明RuO2与载体的晶格匹配能够弱化Ru-O键的键强。