碱性制氢电解槽常用的普通催化剂——雷尼镍（Raney Nickel）
碱性制氢电解槽中最常用的普通催化剂是雷尼镍，俗称铝包镍，也译为雷尼镍。 今天我们简单介绍一下科普莱尼镍的起源、物理性质以及加工工艺。
一、雷尼镍的发展历史及理化性质
1897年，法国化学家保罗·萨巴蒂埃发现微量（极微量，指百万分之一以下的物质含量称为微量）的镍可以催化有机物的氢化过程。 镍随后被用于许多有机化合物的氢化。
20 年代，美国工程师 Maury 开始致力于寻找更好的加氢催化剂。
1924年，他使用了镍/硅比例为1:1的混合物。 用氢氧化钠处理后，硅和氢氧化钠发生反应，形成多孔结构。
雷尼发现，这种催化剂对棉籽油加氢的催化作用是普通镍的五倍。
随后使用镍/铝 1:1 合金来制造催化剂。 他发现所得催化剂活性更高，并于1926年申请了专利。
直到今天，1:1 的比例仍然是生产雷尼镍所需合金的首选比例。
雷尼镍的一些物理和化学性质如下：
由于“雷尼”是格雷斯化学公司的注册商标，严格来说，只有该公司戴维森化学事业部生产的产品才能称为“雷尼镍”。
“金属骨架催化剂”或“海绵金属催化剂”是指具有微孔结构和类似于雷尼镍的物理和化学性质的催化剂。
因此衍生并开发出许多结构相似的催化剂，如“雷尼钴、雷尼铜、雷尼铁”等，也有不同比例或其他多元化的产品，如一些公司的产品：
2. 雷尼镍的加工与制备
1. 雷尼镍的生产
商业上，雷尼镍所需的镍铝合金是通过将催化活性金属镍和铝在炉中熔融，将所得熔体淬火冷却，然后粉碎成均匀的细颗粒来生产的。
2、合金成分设计
在合金成分的设计中，应考虑两个因素。
一是合金中镍和铝的成分比例。 随着镍铝比的变化，淬火过程中会产生不同的镍/铝相。 它们具有不同的浸出特性，这可能导致最终产品具有完全不同的多孔结构。 。 通常使用等质量的镍和铝进行熔合。
第二是第三种金属的添加比例。 在淬火过程中，有时会添加少量的第三金属，例如锌或铬。 它们的添加改变了合金的成分和相图，导致不同的浸出性能，从而具有更高的催化活性，因此被称为“促进剂”。
在雷尼镍的制备过程中，所使用的原料镍是国际癌症研究机构（for on）认为的致癌物质（2B组，欧盟3类）和致畸物质，吸入细小的氧化铝颗粒可引起铝尘肺，因此制备雷尼镍时必须小心。
在活化过程中，由于其表面积逐渐增大，并不断吸收浸出反应产生的氢气，因此活化后形成的雷尼镍具有适度可燃性。 因此，雷尼镍参与的反应应在惰性气体环境中进行。 进行加工。
3. 雷尼镍的活化
1、浸出反应及活化
雷尼镍的高催化活性来源于镍本身的催化性能及其多孔结构。 多孔结构来自于用浓氢氧化钠溶液从镍铝合金中去除铝。 这个过程称为浸出。 简化后的浸出反应如下：
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] +3H2
由于浸出反应带来催化剂的活性，产生的氢气储存在催化剂中，因此也称为活化。
成品的表面积通常通过对氢气等气体的吸附实验来测量。 实验发现几乎所有接触区域都存在镍。 商品雷尼镍的平均镍接触面积为100平方米/克。
2 影响浸出反应的因素
影响浸出反应结果的因素主要有3个。 它们是合金的成分、所用氢氧化钠的浓度和浸出反应的温度。
2.1 合金成分
如前所述，该合金含有多个镍铝相。 在浸出过程中，NiAl3与相中所含的铝首先发生反应，而NiAl相中所含的铝反应缓慢，通过调节浸出时间可以保留下来。 ，这就是为什么它被称为“选择性浸出”。
典型的活化雷尼镍含有 85% 的镍质量，这意味着 2/3 的原子是镍。 剩余 NiAl 相中的铝有助于维持这种多孔结构，为催化剂提供结构和热稳定性。
2.2 氢氧化钠浓度
浸出反应中使用的氢氧化钠浓度较高，一般为5mol/L，这样可以使铝快速转化为水溶性铝酸钠(Na[Al(OH)4])并避免氢气的产生。 氧化铝沉淀。
一旦发生氢氧化铝的沉淀，沉淀就会堵塞形成的孔隙，阻止其余的氢氧化钠溶液进入合金中，使剩余的铝难以反应。 这会导致产品多孔结构的表面积变小，催化活性下降。
2.3 浸出反应温度
浸出过程中逐渐形成的多孔结构，其表面积有强烈减小的趋势，会发生结构重排，孔壁相互结合，导致多孔结构被破坏。
温度的升高会加速原子的运动，增加结构重排的倾向。 因此，雷尼镍的表面积和催化活性随着浸出反应温度的升高而降低。 如果浸出温度很低，会导致浸出反应速度太慢，所以常用的浸出反应温度在70～100摄氏度之间。
活化后，在室温下用蒸馏水洗涤所得催化剂以除去任何残留的铝酸钠。
脱氧水是储存雷尼镍的首选，因为它可以防止雷尼镍氧化并降低燃烧风险。 因此，通常供应的雷尼镍是与水混合的50%的浆料。 不要将其暴露在空气中。
将浆状物质放入试剂瓶中，然后放入包装盒中。 运输前包装箱内必须填充化学稳定的蛭石。
不同的活化温度、合金配比、成分和其他参数管理会带来不同的结构和性能。
4. 雷尼镍的安全性
危险类别为4.2类，属自燃物品。 它对环境有害，会对水体造成污染。 接触可能会引起皮肤炎症。 暴露在空气中会发生氧化反应，甚至发生自燃，生成氧化镍并产生有毒烟雾。
一般需贮存于阴凉、通风处，远离火种、热源。 密封包装，远离强酸（主要反应会产生氢气）。
5、电极网上附着雷尼镍的过程介绍
常用的方法有热喷涂、等离子喷涂、气体动力喷涂（冷喷涂）、辊涂和煅烧方法等：
1、热喷涂
热喷涂利用高温热源（电弧、等离子喷涂、燃烧火焰等热源）将材料加热直至熔化。 将半熔融材料通过高速气流雾化，喷射到净化和粗糙化的零件表面，形成喷涂的A表面处理技术。
喷涂合金颗粒受热加速冲击到基体表面形成涂层的过程中，处于熔融状态或具有高塑性形状的粉末颗粒以一定的飞行速度冲击到基体上并与基体发生相互作用。 ，这是涂层形成的重要阶段。 。
一般工艺流程为：喷涂前处理（清洗、粗化、去应力等）→喷涂底漆（有的不需要）→喷涂工作层。
2.等离子喷涂
以直流驱动的等离子弧为热源，将材料加热至熔融或半熔融状态，并高速喷射到预处理后的工件表面，形成牢固粘附的表面层。 从原理上讲，它也是热喷涂的一种。
一般工艺流程为：工件预处理→选择合适的等离子→调节电弧功率→供给粉末→调节喷涂距离和喷涂角度→调节喷枪与工件的相对运动速度→基材温度控制。
3、气体动力喷涂（冷喷涂）
苏联科学院西伯利亚分院理论与应用力学研究所的学者发现，铝以超音速两相流绕过障碍物时，会沉积在障碍物顶部。 这就是燃气动力喷涂金属涂层方法的历史渊源。 即当颗粒流的速度超过一定值，即所谓临界速度时，在障碍物上沉积一层又硬又厚的金属粉末涂层，称为冷空气动力喷涂。
主要由推进气体的压力、温度、耗气量、供粉量、喷涂距离、所需功率、颗粒大小和硬度（微米）决定。
冷喷涂的突出特点是原始粉末材料的化学性质保持不变，不会氧化，孔隙率低（因为颗粒在高速下会剧烈变形，但始终处于固态） ）。
4、辊涂、煅烧法
将镍基合金镀层涂覆在电极材料上，形成厚度均匀的合金镀层，然后在惰性气体（避免氧化）环境中进行煅烧，得到镀层。
结论：
目前可供选择的碱性催化剂范围相当多样化，不同的材料有时需要不同的制造工艺来适应。 比如目前采用的CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）、原位生长、流延法等都值得大家关注！