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钌
Ru 44

Ruthenium

钌是一种化学元素,符号为 Ru,原子序数为 44。它是银灰色的硬而脆的过渡金属。工业上,钌最大宗用途是电子工业——用作集成电路铜互连的阻挡层材料,以及动态随机存取存储器(DRAM)电容器电极。此外,钌用作催化剂(烯烃复分解反应,2005 年诺贝尔奖)。

过渡金属 USGS 2025 银白色
原子序数 44Z
原子量 101.072u
价电子数 1
电子排布 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d7
密度
12.45g/cm³
熔点
2334°C
地壳丰度
0.001ppm
年产量
30tonnes Ru
回收利用率
50%(极低回收率;铂族金属从废催化剂和电子废料中回收

为什么用它

钌极硬且耐磨,化学性质稳定,因此用于硬盘磁记录层的增强涂层与电触点;其催化活性使其在有机合成与染料敏化太阳能电池(钌配合物染料)中占据重要位置。

应用

硬盘催化剂合金太阳能电池

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

钌是铂族金属中地壳丰度最低、价格相对最亲民的一员,用量虽小,却在数据存储、精细化工和特种合金几个角落里不可替代。最大宗的工业用途是硬盘:从机械硬盘时代起,钌就被用作磁记录层的中间合金层和籽晶层,帮助钴铬合金磁性颗粒排列得更整齐、晶粒更细,从而把单片硬盘的面记录密度提升数倍,今天的数据中心存储仍离不开它。化工上,钌是不少高性能催化剂的活性组分,既用于负载型催化加氢和选择性氧化,也用于电解水制氢、燃料电池析氢电极等新能源方向。合金方面,钌常作为硬化剂加入铂、钯合金,制造火花塞电极、电触点、铂钌热电偶和玻璃纤维拉丝喷嘴,因为它熔点高、耐磨损、抗高温腐蚀。在可再生能源领域,钌基染料敏化太阳能电池曾是研究热点,光电转换效率长期位居染料电池前列。此外,钌还用于耐磨电触点、电阻器薄膜和微电子封装的阻挡层。

常见化合物及其用途

二氧化钌(RuO2)是一种导电金属氧化物,外观深蓝至黑色,是厚膜芯片电阻、片式电阻和钌基薄膜电阻浆料的关键材料,也用作钛阳极涂层(尺寸不溶性阳极)的活性组分,用于氯碱工业和电镀阳极。三氯化钌(RuCl3)有三水合物和无水物两种常见形态,是制备几乎所有钌催化剂和钌络合物的入门原料,负载在活性炭、氧化铝上就是常用的选择性加氢催化剂,也用于电镀钌和电极涂层。三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3 络合物)是经典的发光金属络合物,在可见光照射下会发出明亮的橙红色荧光,被广泛用于化学发光分析、光敏化、染料敏化太阳能电池和光催化分解水研究,也是电化学教学中常见的模型化合物。

元素小史

1844 年 Klaus 发现

相关元素

Sc · Ti · V · Cr · Mn · Fe · Co · Ni ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

钌的熔点是多少?
2334 °C
钌的沸点是多少?
4150 °C
钌的密度是多少?
12.45 g/cm³
钌的原子序数和元素分类是什么?
44 · 过渡金属
钌主要从哪种矿石中提取?
铂族矿物
钌的全球储量是多少?
5000 tonnes
钌的年产量是多少?
30 tonnes Ru
钌主要用在哪些领域?
钌极硬且耐磨,化学性质稳定,因此用于硬盘磁记录层的增强涂层与电触点;其催化活性使其在有机合成与染料敏化太阳能电池(钌配合物染料)中占据重要位置。
钌是谁在什么时候发现的?
Karl Ernst Claus · 1844