雷尼鎳是一種由帶有多孔結構的鎳鋁合金的細小晶粒組成的固態異相加氫催化劑,在工業生產和實驗室中很常見,在本週五我們在實驗室製備了雷尼鎳,頗有些想與大家分享的東西。

首先說一說它的活性問題:

雷尼鎳的高催化活性來自於鎳本身的催化性質和其多孔的結構,如何創造這個多孔的結構呢?這就需要鎳鋁合金啦。在實驗室,我們通過利用鋁可以和氫氧化鈉反應生成四羥基合鋁酸根,這樣的話在濃鹼液中鋁就會從合金中消失掉,留下多孔的骨架鎳。(2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2)據說商業的鎳催化劑的表面積每克可以達到100~150平米,這是它負載大量氫氣的前提。但是,在形成鋁鎳合金的時候由於金屬成分,比例,工藝等問題,有一些鎳/鋁相可以輕鬆反應,而如NiAl就不宜反應,所以在製備催化劑時,不同的反應時間,不同的濃度的鹼液,不同的溫度,對於形成的雷尼鎳有不一樣的骨架結構,不一樣的表面積,自然催化活性有很大差異。

再談實驗室製備時的一些問題:

1. 為什麼不宜使用自來水?

這是因為,自來水中有些諸如Ca2+,Mg2+之類的離子會塞進形成的多孔中,活性會大打折扣,其次,他們與氫氧化鈉生成的鹼難溶解,就會附著在催化劑表面.......

2. 為什麼要加熱?

主要是為了加快反應速度,不過新形成的多孔結構具有強烈的縮小其表面積的傾向,會發生結構重排,使多孔結構被破壞。而溫度的升高加大了結構重排的趨勢,所以催化活性會隨反應溫度的升高而下降所以常用控制在溫度70攝氏度左右。而且不同的雷尼鎳,製備時反應溫度也不同:W1型要100度左右,W2要25度左右,活性更好的W3~6要求溫度都比較低。

3. 為什麼有刺激性氣味在製備時?

(1)合金上面雜質,在鹼中水解後變成小分子揮髮帶有難聞氣味。

(2)氫氧化鈉裡面有雜質,能產生諸如H2S、PH3之類的簡單的氣體。

(3)放熱生成的鹼霧

所以,沒有通風設備的家庭實驗黨不要嘗試,同行們也要注意安全。

注意哦:雷尼鎳製備過程中,原料鎳是一種致癌物和致畸物,而吸入微細的氧化鋁粒子會導致鋁礬土塵肺症,因此製備雷尼鎳一定要小心。

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