介绍
雷尼镍在表面上呈现为细小的灰色粉末，但从微观上看，粉末中每一个微小颗粒都是三维多孔结构。这种多孔结构大大增加了它的表面积。大的表面积带来很高的催化活性，使雷尼镍被广泛用作有机合成和工业生产加氢反应中的非均相催化剂。由于“Raney”是格雷斯化工的注册商标，严格地说，只有该公司戴维森化工分部生产的产品才能被称为“雷尼镍”。“金属骨架催化剂”或“海绵金属催化剂”用于指具有微孔结构且物理化学性质与雷尼镍相似的催化剂。[1]
雷尼镍催化剂
发展历史
1897年，法国化学家保罗·萨巴蒂尔发现微量的镍能催化有机物的氢化反应。随后镍被用于多种有机物质的氢化反应。从20世纪20年代起，美国工程师莫里·雷尼一直致力于寻找更好的氢化催化剂。1924年，他用镍和硅按1：1的比例混合，经过氢氧化钠处理后，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氢化的催化活性是普通镍的5倍。雷尼随后用1：1的镍/铝合金制作催化剂，发现得到的催化剂活性更高，并于1926年申请了专利。直到现在，1：1的比例仍然是生产雷尼镍所需的合金的优选比例。
合金制备
商业上，生产雷尼镍所需的镍铝合金，是将具有催化活性的金属（镍、铁或铜）和铝在熔炉中熔化，将熔体淬火冷却，再粉碎成均匀细小的颗粒而制成的。在设计合金成分时，需要考虑两个因素。一是合金中镍和铝的成分比。随着镍铝比的变化，在淬火过程中会产生不同的镍/铝相。它们具有不同的浸出性能，这可能导致最终产品中出现完全不同的多孔结构。通常采用等质量的镍和铝进行熔炼。二是加入的第三种金属的比例。在淬火过程中，有时会加入少量的第三种金属，如锌和铬。它们的加入改变了合金的成分和相图，导致浸出性能不同，从而导致更高的催化活性，因此被称为“促进剂”。
镍铝相图，标记与浸出反应密切相关的NiAl3相和NiAl相。
非晶态雷尼镍催化剂
激活
雷尼镍的高催化活性来自于镍本身的催化性能和其多孔结构。多孔结构来自于用浓氢氧化钠溶液将镍铝合金中的铝除去。这个过程称为浸出。简化的浸出反应如下：
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
由于浸出反应带来了催化剂的活性，而产生的氢气储存在催化剂中，所以也叫活化。成品的表面积通常用气体（如氢气）吸附实验来测量。实验发现镍几乎存在于所有接触面积中。商业雷尼镍的平均镍接触面积为100
/g。影响浸出反应结果的因素主要有三个，分别是合金的成分、所用的氢氧化钠的浓度和浸出反应的温度。
如前所述，该合金含有多种镍相和铝相。在浸出过程中，NiAl3相中所含的铝首先发生反应，而NiAl相中所含的铝反应较慢，可以通过调节浸出时间将其保留下来，这就是它被称为“选择性浸出”的原因。在典型的活化雷尼镍中，镍占质量的85%，这意味着2/3的原子是镍。剩余的NiAl相中的铝可以帮助维持这种多孔结构，并为催化剂提供结构稳定性和热稳定性。