雷尼镍的应用
背景和概述[1][2]
雷尼镍催化剂是一种传统的还原催化剂，广泛应用于烯烃、醛、酮、硝基、腈基和芳香族化合物的催化加氢和脱卤反应。 其中以金属镍为活性中心镍的雷尼镍催化剂应用最为广泛，占所有雷尼金属催化剂的80%以上。 在葡萄糖氢化成山梨醇的重要化学反应中，每年的用量高达数千吨。 传统的雷尼镍催化剂制备方法是将制备好的镍铝合金用一定浓度的碱溶液萃取，然后水洗除去碱，得到多孔雷尼镍颗粒。 各种雷尼镍颗粒已知为W1-W8。 镍催化剂的不同主要在于合金添加条件、碱浓度、萃取时间和温度以及洗涤条件。 但这种方法制备的催化剂存在催化效率低、环境污染严重的问题。
理化性质及结构[1]
雷尼镍催化剂在活化前为银灰色无定形粉末（镍铝合金粉末），具有中等程度的可燃性。 它被部分活化并在水存在下产生氢气。 长时间暴露在空气中易结块，易风化。 镍铝合金粉末经活化后，变成灰黑色颗粒，附着有活性氢，极不稳定。 在空气中氧化燃烧，必须浸入水或乙醇中保存。 它首先由美国工程师莫里·雷尼（Maury ）在植物油加氢过程中用作催化剂； 其制备方法是用浓氢氧化钠溶液处理镍铝合金。 在这个过程中，大部分铝会与氢氧化钠发生反应并溶解，留下许多大小不同的微孔。
这样，雷尼镍的表面是细小的灰色粉末，但从微观角度看，粉末中的每个微小颗粒都具有三维多孔结构。 这种多孔结构大大增加了其表面积。 巨大的比表面积带来了高催化活性，这使得雷尼镍催化剂成为广泛应用于有机合成工业生产中加氢反应的多相催化剂； 由于雷尼镍催化剂极不稳定，在空气中很容易氧化和燃烧，导致很多使用雷尼镍的生产工艺在达到催化效果后需要先进行破坏再过滤，产生大量的固体废物。
废弃雷尼镍催化剂的化学成分比较复杂。 主要成分是镍，其次是铝。 还含有少量的铁、铬或二氧化硅，还含有有机物等杂质。 由于废雷尼镍催化剂中镍含量较高，可作为镍资源综合回收利用。 然而，回收过程往往存在回收率低、成本高等问题。
雷尼镍催化剂
应用[3]
雷尼镍催化剂是一种具有海绵状孔结构的镍铝合金催化剂。 是一种广泛使用的工业催化剂。 可用于不饱和烯烃、炔烃、硝基、氰基或羰基等的催化加氢过程，也可用于具有不饱和键的聚合物的加氢反应，以及氢解、异构化、环化反应雷尼镍作为石油化工生产中的加氢催化剂，使用一定时间后会失活，需要定期更换。 我国每年产生废雷尼镍催化剂约8000-12000吨。
使用安全及隐患
雷尼镍催化剂暴露在空气中会自燃，非常危险。 因此，应用水洗去碱，然后浸入水中，或用乙醇洗去水，浸入乙醇中密封保存。 水或乙醇应位于镍上方 10 厘米以上。 氢气是一种无色、无味的气体。 非常难以液化。 液态氢无色透明。 非常容易传播和渗透。 微溶于水，不溶于乙醇和乙醚。 它极易燃烧，与空气混合时可形成爆炸性混合物。 遇热或明火时会爆炸。 它比空气轻。 在室内使用和存放时，泄漏的空气会上升并滞留在屋顶上，不易排出。 如果遇到火花，就会引起爆炸。 在空气中燃烧时，火焰呈蓝色，难以察觉。
原工艺操作风险分析：脱溴加氢反应是一种广泛应用于甾体激素类药物生产的一步单元反应。 反应中使用雷尼镍催化剂。 反应到达终点后，从反应溶液中除去催化剂雷尼镍。 料液分离后即可进入下一个单元操作。 催化剂雷尼镍通过桶装人工运输至催化剂活化和应用站进行重复使用。 将用过的催化剂雷尼镍手动倒入雷尼镍活化反应器中。 加入碱溶液，用水洗涤数次，直至洗涤液呈中性。 将雷尼镍释放到不锈钢桶中，将乙醇注入不锈钢桶中，保存备用。 使用脱溴反应时，由人工运输不锈钢桶倒入加氢催化反应器中。 这种传统方法在雷尼镍催化剂的使用、回收和活化方面存在很大的安全风险。
准备工作[2]
室温下称取一定量的粒度为80-100目、Ni含量约为40-50wt%的Ni-Al合金，在冰水浴中缓慢加入到6 mol/L NaOH溶液中。 合金的重量（以克为单位）与碱溶液的重量相同。 毫升比为1:10，在343K恒温下搅拌4小时。 整个处理过程在氮气保护下进行，防止样品氧化，并采用回流装置防止NaOH溶液浓度变化。
反应结束后，除去上清液，用去离子水反复洗涤黑色颗粒至中性，然后用无水乙醇洗涤除去水，保存在无水乙醇中； 取0.5g室温293℃的雷尼镍颗粒置于-298K的10mL去离子水中。 雷尼镍的克重与水的毫升体积之比为1:20。 搅拌的同时，缓慢加入2mL 0.1mol/L溶液(含Mo 0.0192g)，钼酸盐中所含钼的克数与雷尼镍的克数之比为0.038。 滴加完毕后，继续搅拌15分钟，将混合体系分别超声处理5、10、15、20、30分钟。 超声波探头的功率为50W。 频率为20kHz； 将所得颗粒用去离子水和无水乙醇洗涤，并保存在无水乙醇中备用。
主要参考资料
[1]江志东，陈瑞芳，王金渠。 （1997）。 雷尼镍催化剂。 化学工业与工程, 14(2), 23-32.
[2] 王毅，沈建一. （1998）。 雷尼镍催化剂的吸附量热研究。 催化杂志，V19(2), 163-165。
[3]刘红，胡国强。 （1998）。 废雷尼镍催化剂的综合利用。 应用化学工程（4），29-31。