「雷尼镍」如何制备，为保证实验安全有哪些注意事项？
@什么是雷尼镍
雷尼镍，又译为雷尼镍或雷尼镍，是一种具有多孔结构和较大比表面积的固体多功能催化剂。 其主要成分是镍和少量铝。 干燥的雷尼镍外观为灰色或灰黑色粉末，但这种状态的雷尼镍因安全性较差而很少见。
干燥雷尼镍
市售雷尼镍通常浸泡在水中，这样可以大大降低其使用风险，而且水对很多氢化反应没有影响。 仅当明确需要在无水条件下氢化时才使用无水雷尼镍。
雷尼镍泡水可降低自燃风险
还有另一种类型的雷尼镍添加了一些活性炭作为稳定剂。 此类雷尼镍的外观明显呈黑色。 它比常见的灰色干雷尼镍更安全，但仍然存在风险。
它外观为黑色，含有雷尼镍稳定负载基质。 谁发现了雷尼镍？
1897年，法国化学家保罗·萨巴蒂尔（Paul ）在美国化学家詹姆斯·F·博伊斯建立的生化实验中发现，含有微量镍的物质可以加快有机物和氢的加成速度。 这一发现导致了镍在有机物加氢中的应用。 然而，普通金属镍粉的催化效果无法达到预期的目的，对于各种物理方法合成的镍粉来说更是如此。
保罗·萨巴蒂埃（Paul），法国化学家，1912年诺贝尔化学奖获得者。其主要成就之一是使用镍催化剂的萨巴蒂埃反应。
自20年代起，美国工程师莫里·雷尼（Raney）开始致力于寻找高效加氢催化剂。 1924年，他采用镍/硅比例为1：1的合金，用浓氢氧化钠处理，溶解硅，得到多孔结构。 这种结构对棉籽油加氢的催化效果是普通镍粉的5倍。 受此启发，雷尼使用各种镍合金尝试制造这种多孔结构。 最后发现镍铝合金最合适，特别是镍铝比为1:1的合金。 用氢氧化钠溶液充分腐蚀后得到的多孔镍具有最高的催化活性。 雷尼于1926年正式申请了专利，这一发现一直沿用至今。 生产雷尼镍所用的镍铝合金仍以1:1为最佳。
美国工程师莫里·雷尼 (Maury )，曾在美国田纳西州 石油精炼公司工作
由于[雷尼]是格雷斯化学公司（WR Grace and ）的注册商标，严格来说，只有该公司戴维森化学事业部（格雷斯）生产的产品才能称为[雷尼镍]。 其他公司生产的具有与雷尼镍相似的微孔结构和物理化学性质的催化剂只能称为“金属骨架催化剂”或“海绵金属催化剂”。 但现在这个名字已经被视为像阿司匹林一样可以使用的名字了。
如何制备雷尼镍来制造镍铝合金
制造雷尼镍的第一步是制造镍铝合金。 该工艺需要将镍和铝在熔炉中熔化，然后对所得共晶进行淬火和冷却，然后将其粉末化成均匀的细颗粒。 前面提到，制作雷尼镍所用的镍铝合金配比以1：1（质量比）为最佳，因为当镍铝配比变化时，在淬火过程中会产生不同的镍/铝相，并产生不同的镍/铝相。各相具有不同的浸出特性。 这导致最终产品的多孔结构存在差异。 有时在淬火过程中添加少量的第三金属作为促进剂，以调节浸出性能，提高产品活性。 调节剂可以是锌或铬。
镍/铝相图，该相图的确定在雷尼镍生产过程中极其重要。
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。 多孔结构来自于使用浓氢氧化钠溶液从镍铝合金中去除铝。 铝会被氢氧化钠溶液腐蚀并溶解。 镍则不然。 这个过程称为浸出，简化的浸出反应如下：
除了镍铝合金的成分外，氢氧化钠的浓度和反应温度也影响浸出反应的结果。 氢氧化钠的浓度一般需要达到5mol/L，这样铝才能快速腐蚀成铝酸钠。 浓度过低会导致反应速度过慢，生成的氢氧化铝来不及进一步转化为铝酸钠而阻碍生成的氢氧化铝。 孔，从而防止氢氧化钠进入合金进一步腐蚀铝。 多孔结构受此影响，比表面积变小，产品活性下降。 同时，由于在浸出过程中逐渐形成多孔结构，此类结构在热力学上具有很强的使比表面积塌陷的倾向，即很容易重新排列结构，让孔壁结合在一起。与彼此。 提高温度会加速这个过程，但温度太低，浸出过程太慢，很容易导致与低浓度碱溶液相同的问题。 因此，常用的浸出反应温度在70-100℃之间。
雷尼镍的扫描电子显微镜图像
浸出后，大部分铝被腐蚀掉，留下许多大小不一的微孔。 虽然雷尼镍表面看上去是一种细小的灰色粉末，但从微观结构来看，粉末中的每个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。 商品雷尼镍的平均比表面积约为100㎡/g。
自制雷尼镍可以参考其工业生产方法。 目前，1:1的镍铝合金已投入商用。 如果没有这个质量比的镍铝合金，采用类似质量比的原材料，差别也不会特别大。 自制雷尼镍也是将镍铝合金溶解在高浓度的氢氧化钠溶液中，然后用倾倒法除去氢氧化钠溶液，反复用水浸泡和倾倒，洗涤并尽可能除去氢氧化钠，并将所得雷尼镍保存在水中。
测试自制雷尼镍活性的一个简单方法是取少量雷尼镍并将其放在表面皿上。 待水蒸发后，观察是否有自燃现象。 自燃能力表明铝腐蚀比较干净，形成多孔结构，比表面积大。 雷尼镍的应用
待升级
雷尼镍的危险
值得一提的是，所有加氢反应催化剂，包括但不限于干/湿钯碳、铑碳、钌碳、铂碳、氢氧化钯、二氧化铂、林德拉催化剂等，都存在自燃风险。 。 平时应注意密封存放于阴凉处，同时防止暴露于空气和有机蒸气气氛中。 建议存放在氮气柜中。
加氢反应催化剂的主要风险是自燃，因此在使用过程中应特别注意。 尤其是在加氢反应后处理过程中，笔者曾就职于中国最大的医药研发CRO公司之一，在一线工作了7年多。 公司特别关注加氢反应的后处理，因为加氢反应的风险大部分发生在后处理过程中。
抽滤除去催化剂时，决不允许将滤饼排掉，因为含有加氢催化剂的干燥滤饼在抽气状态下会很快与空气摩擦产生火花。 火花会导致催化剂自燃，还可能导致残留溶剂加剧燃烧。
因此，吸滤去除催化剂时，应反复冲洗，使溶剂保持在滤饼之上，这样可以有效隔离空气。 整个操作过程中（包括加氢反应的整个操作过程）必须有两人始终在场，这样一旦出现情况可以立即采取措施，不至于出现因操作失误而进一步加剧事故的情况。造成一人惊慌（如打翻过滤瓶导致火势蔓延）。 最后，应将湿的、覆盖有溶剂的滤饼快速但不乱地倒入盛有水的回收桶中。
布氏漏斗等被少量滤饼污染的容器用水反复冲洗。 整个过程尽量不要用纸或布擦拭，以免催化剂自燃，干燥后引燃这些可燃物（可以考虑用...doge擦拭）。 如果使用这些可燃材料擦拭，应将擦拭过的纸与水一起扔进回收箱，并用水反复冲洗抹布。
另一个容易发生危险的时间是当催化剂和反应物添加到氢化瓶中时。 如果先加入固体，再加入液体，则在加入液体时催化剂可能会升起，与空气摩擦产生火花，点燃有机溶剂。 正确的方法是用氩气对氢化瓶吹几分钟，排除里面的空气。 然后添加一部分反应溶剂，然后向其中添加反应物和催化剂。 然后用剩余的溶剂仔细冲洗反应瓶内壁和螺纹口上残留的催化剂粉末。
我曾经问过N个刚毕业来到公司的本科生或者硕士生，为什么加氢反应中用氩气而不是氮气作为保护气体。 大部分人都一头雾水……
以上内容是所有加氢催化剂使用时必须注意的。 但雷尼镍是所有加氢反应催化剂中最危险、最自燃的！ 因此，除了这些之外，在使用雷尼镍时还应该注意一件事：
市售雷尼镍有时因质量问题含有一些粗糙且大的颗粒。 如此大的颗粒在搅拌时可能会在玻璃氢化瓶的内壁上产生擦痕，甚至产生细小的裂纹。 这些都可能导致氢化过程中，氢化瓶内的压力导致瓶子爆裂，引发事故（厚壁玻璃氢化瓶的最大耐压约为40-50 psi。如果反应在高温下进行，上限应降低）。
因此，笔者所在的公司规定，雷尼镍的反应不得使用玻璃氢化瓶，必须使用钢制氢化釜。
参考文献^ Ertl，； Knö，（编辑）（1997）。 固体，：威利。 ISBN 3-527-29826-6。 AJ 史密斯和 DL 特里姆 (2005)。 见，35, 127–142。