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为了提高多相催化反应中催化剂的活性、选择性与稳定性，合理设计催化剂对实现反应物高效且有选择的吸附与活化十分关键。由于大多数反应都涉及到两种或多种反应物，最理想的催化剂应可对应不同反应物，具有不同的活性位将其吸附与活化。芳烃是一种重要的化工原料和平台化合物，其重要的产品延伸是芳环加氢产物。以苯催化加氢制环己烷为例，环己烷不仅是生产环己酮、环己醇、己内酯、己内酰胺、尼龙-6与尼龙-66等的重要原料，还是一种优良的有机溶剂。因此，合理设计与开发高效且低成本芳烃加氢催化剂显得极其重要，同时对该加氢反应催化剂的研究，可获得一些加氢催化剂研究的共性问题，颇具学术研究和工业应用价值。 本研究第一部分内容是:以炭黑为催化剂载体，制备小岛状贵金属Ru负载于Ni/NiO纳米颗粒负载型催化剂(Ru-Ni/N iO/C)，该催化剂具有协同的多活性位Ru、Ni与NiO，可高效催化芳烃加氢反应。以此为基础，将Ni用过渡金属Co替代，成功研制出具有更高催化加氢活性的Ru-Co/Co3O4/C催化莉。两种金属的协同作用，给双金属纳米材料带来了一些新的物理化学性质，使得人们对其可控制备与应用产生了极大的兴趣，且双金属在多相催化中有着重要的应用。而影响双金属纳米催化剂活性、选择性与稳定性的主要因素有双金属纳米结构、尺寸与组成。因此，本研究第二部分内容是:以苯加氢制环己烷为模型反应，RuNi/C为双金属催化剂，研究RuNi双金属纳米结构及尺寸与其催化苯加氢制环己烷性能的内在关系。 本文主要获得以下研究结果: 1.提出了一种设计与制备贵金属与过渡金属氧化物复合的多活性位催化剂的方法。以Ru-Ni/N iO/C催化剂的设计为例及苯加氢制环己烷为模型反应，研究发现Ru-Ni/N iO/C的催化性能为Ru-Ni纳米合金或Ru/Ni相分离负载于炭黑（Ru-Ni/C）的55倍左右，为传统Ru/C的10～11倍。通过热重(TG)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、球差高角度环形暗场扫描透射像(Cs-HAADF-STEM)、X射线能谱元素面扫(EDS-mapping)与线扫分析(line-scan)、高灵敏度低能离子散射谱(HS-LEIS)及X射线吸收近边结构（XANES）和扩展X射线吸收精细结构能谱(EXAFS)表征，分析了Ru-N i/N iO/C与Ru-Ni/C在纳米结构与原子水平上的异同，证实了Ru-Ni/NiO/C催化剂高活性与稳定性主要归因于协同的多活性位（Ru、Ni与NiO）。其中，Ru活性位吸附与活化H2、NiO活性位吸附与活化苯、Ni活性位起着氢溢流作用“桥梁”将活化了的H·物种转移至活化的苯上。 2.为了进一步验证上述多活性位分工协同的催化剂设计理念，采用水合肼室温还原法制备了Co/Co(OH)2/C，化学置换法合成了Ru-Co/Co(OH)2/C，Ru-Co/Co(OH)2/C经在N2或N2+H2中280℃焙烧3h分别得Ru-Co/Co3O4/C与Ru-Co/C催化剂。各种表征证实Ru-Co/Co3 O4/C催化剂中Ru主要以小岛状形式负载于Co/Co3O4纳米颗粒，而Ru-Co/C催化剂主要以Ru-Co纳米合金形式存在。苯加氢制环己烷实验结果表明Ru-Co/Co3O4/C催化剂催化性能最好，且远远高于Ru-Co/C与Ru/C催化剂。另外，Ru-Co/Co3O4/C催化剂的活性是Ru-Ni/NiO/C的5倍。Ru-Co/Co3 O4/C催化剂高效催化苯加氢制环己烷的根本原因可归结为多活性位的分工协同作用:Ru（活化H2）、Co3O4（活化苯）及Co（以氢溢流方式“桥梁”传递已活化的H*物种）。此外，改变Ru-Co双金属纳米催化剂的热处理条件成功调控其纳米结构。因此，该研究成果为设计与制备低成本且高活性的芳烃加氢催化剂提供了理论基础。 3.建立了RuNi/C双金属纳米催化剂在N2中热处理条件与其催化苯加氢制环己烷性能之间的内在关系。首先，以炭黑为载体，采用水合肼室温还原与化学置换法制备了Ru-Ni/Ni(OH)2/C催化剂;其次，改变在N2气氛中的热处理温度（未焙烧、160℃、230℃、280℃、380℃、480℃、580℃或680℃），成功调控RuNi纳米结构、Ru与Ni的化学态。各表征结果表明:当Ru-Ni/Ni(OH)2/C在380℃以下焙烧时，Ru主要以还原态(Ru(0))而Ni主要以氧化态形式存在，纳米结构为小岛状Ru负载于Ni/NiO(或Ni/Ni(OH)2)纳米颗粒;480℃-Ru与Ni主要以氧化态（RuO2与NiO）形式存在，纳米结构为RuO2负载于NiO纳米颗粒;580℃以上-Ru与Ni主要以还原态(Ru(0)与Ni(0))形式存在，纳米结构为Ru@thin Ni核壳结构。最后，建立催化剂催化苯加氢制环己烷活性与其热处理条件的关系:Ru-Ni/NiO/C-380℃活性为Ru@thinNi/C-580℃或680℃的3～4倍，而RuO2/NiO/C-480℃对反应几乎没有活性。 4.为了提高双金属催化剂的催化性能，合理设计与控制其纳米结构是非常有必要的。采用与“2”、“3”中相同的制备方法合成了Ru0.04Ni0.96/C～uncalc ined催化剂（Ru/Ni原子比=0.04/0.96）。改变其在N2+H2气氛中的焙烧温度成功调变Ru0.04Ni0.96纳米结构:Ru-Ni纳米合金(Ru-Ni nanoalloy)-230℃或280℃、Ru@thick Ni核壳结构(Ru@thick Ni)-480℃、小岛状Ru负载于Ni纳米颗粒(Ru islands-on-Ni particles)-680℃，且各种表征均证实了以上不同的纳米结构。各催化剂性能采用苯加氢制环己烷评价，最终建立了Ru0.04Ni0.96/C双金属催化剂催化苯加氢反应的“构效关系”，Ru-Ni nanoalloy/C与Ru islands-on-Ni particles/C催化性能要远高于Ru@thick Ni/C。该研究结果为双金属纳米颗粒的结构设计与调变提供了一种简单方法。 5.采用水热合成与化学置换法，改变水热合成温度获得不同平均粒径的Ru-Ni/NiO纳米颗粒，并负载于炭黑。实验结果表明，Ru-Ni/NiO纳米颗粒尺寸影响着Ru-Ni/NiO/C催化剂催化苯加氢制环己烷性能。Ru-Ni/NiO纳米颗粒平均尺寸为2～3 nm左右时，其催化活性最高。 总之，本文研究内容一方面可为根据不同反应设计具有分工协同多活性位的催化剂提供一定的理论依据，且为制备低成本贵金属基催化剂贡献了一种简单的方法（贵金属与过渡金属的复合）;另一方面，进一步理解了双金属催化剂纳米结构与尺寸对催化性能的影响，为更好地设计双金属纳米催化剂提供参考。