雷尼镍催化剂的制备

合集下载

催化剂雷尼镍

催化剂雷尼镍
催化剂
雷尼镍 Applied Raney-Ni
1
主要内容
1
Raney-Ni的概况 Raney-Ni的制备方法 Raney-Ni的应用 Raney-Ni的发展
2
2
3

它最早由美国工程师莫里·雷尼在植物油的氢 化过程中,作为催化剂而使用。其制备过程 是把镍铝合金用浓氢氧化钠溶液处理,在这 一过程中,大部分的铝会和氢氧化钠反应而 溶解掉,留下了很多大小不一的微孔。这样 雷尼镍表面上是细小的灰色粉末,但从微观 角度上,粉末中的每个微小颗粒都是一个立 体多孔结构,这种多孔结构使得它的表面积 大大增加,极大的表面积带来的是很高的催 化活性,这就使得雷尼镍作为一种异相催化 剂被广泛用于有机合成和工业生产的氢化反 应中。 3
7
8
雷尼镍催化剂在目前石油冶炼中被广泛使用,我国 每年消耗1万吨左右。这种催化剂不仅在制造过程 中会带来环境污染,而且它所采用的釜式反应器, 反应效率低、分离困难。因此非晶态合金催化材料 一直是国内外研究的热点。20年前,两院院士闵恩 泽敏锐地把非晶态合金催化材料的研究作为石油化 工科学研究院导向性基础研究工作的重点。今天, “非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与 集成技术”的研制成功,使世界石油冶炼工业翻开 了新的一页。
主要应用:于基本有机化工的催化加氢反应中。 可用于有机物碳氢键的加氢,碳氮键的加氢, 亚硝基化合物与硝基化合物的加氢;偶氮与氧 化偶氮化合物、亚胺、胺与连氮二苄的加氢, 还可以用于脱水反应、成环反应、缩合反应等。 最典型的应用是葡萄糖加氢、脂肪腈类的加氢。 在医药、染料、油脂、香料、合成纤维等领域 有广泛的应用。 例如:葡萄糖加氢生产山梨醇用于合成维生素 C、树脂表面活性剂等。
雷尼镍催化剂活化前为银灰色无定型粉末(镍铝合 金粉),具有中等程度的可燃性,有水存在的情况 下部分活化并产生氢气易结块,长久暴露于空气中 易风化。镍铝合金粉活化后为灰黑色颗粒,附有活 泼氢,极不稳定,在空气中氧化燃烧,须浸在水或 乙醇中保存。

雷尼镍催化剂

雷尼镍催化剂

雷尼镍催化剂
雷尼镍催化剂(Raney Nickel Catalyst)是一种常用的催化剂,由美国化学家Murray Raney于1926年发明。

它由细小的镍颗粒形成的多孔金属块组成,通常用于加氢反应、脱氢反应、加氧反应、加氨基反应等各种有机合成反应中。

雷尼镍催化剂的制备过程涉及将粗镍与一定比例的铝或铜混合,并用强碱性溶液(如氢氧化钠)溶解铝或铜。

随着反应的进行,铝或铜被溶解,留下孔隙的镍颗粒。

雷尼镍催化剂具有高效、选择性好、使用寿命长等优点,因此在化学、制药、石油等行业广泛应用。

需要注意的是,雷尼镍催化剂有毒性,使用时应注意安全。

雷尼镍催化剂的优点:
高效性:雷尼镍催化剂在很多加氢、脱氢、加氧、加氨基等有机合成反应中表现出良好的催化效果,反应速率快,反应条件温和,反应产率高。

选择性好:雷尼镍催化剂通常是高选择性的,可以将底物转化为所需的产物,而不产生副产物。

使用寿命长:在适当的条件下,雷尼镍催化剂可以重复使用多次,具有很长的使用寿命。

雷尼镍催化剂产品生产工艺

雷尼镍催化剂产品生产工艺

雷尼镍催化剂产品生产工艺及技术发展第一节质量指标情况物理化学特性:雷尼镍催化剂活化前为银灰色无定型粉末(镍铝合金粉),具有中等程度的可燃性,有水存在的情况下部分活化并产生氢气易结块,长久暴露于空气中易风化。

镍铝合金粉活化后为灰黑色颗粒,附有活泼氢,极不稳定,在空气中氧化燃烧,须浸在水或乙醇中保存。

它最早由美国工程师莫里·雷尼在植物油的氢化过程中,作为催化剂而使用。

其制备过程是把镍铝合金用浓氢氧化钠溶液处理,在这一过程中,大部分的铝会和氢氧化钠反应而溶解掉,留下了很多大小不一的微孔。

这样雷尼镍表面上是细小的灰色粉末,但从微观角度上,粉末中的每个微小颗粒都是一个立体多孔结构,这种多孔结构使得它的表面积大大增加,极大的表面积带来的是很高的催化活性,这就使得雷尼镍作为一种异相催化剂被广泛用于有机合成和工业生产的氢化反应中。

由于“雷尼”是格雷斯化学品公司的注册商标,所以严格地说,仅有这个公司的戴维森化学部门生产的产品才能称作“雷尼镍”,国内除雷尼镍外,还可以称为骨架镍、海绵镍催化剂。

而“骨架金属催化剂”或者“海绵金属催化剂”被用于称呼具有微孔结构,而物理和化学性质类似于雷尼镍的催化剂,如雷尼铜、雷尼钴、雷尼铁。

用途:本产品主要应用于基本有机化工的催化加氢反应中。

可用于有机物碳碳键的加氢,碳氮键的加氢,亚硝基化合物与硝基化合物的加氢;偶氮与氧化偶氮化合物、亚胺、胺与连氮二苄的加氢,还可以用于脱氢反应等。

最典型的应用是葡萄糖加氢、脂肪腈类的加氢。

在医药、染料、油脂、香料、合成纤维等领域有广泛的应用。

例如:葡萄糖加氢生产山梨醇用于合成维生素C、树脂表面活性剂等。

苯酚催化加氢生产已二醇用于制备已二胺、油漆、涂料。

已二腈加氢生产已二胺是聚酰胺纤维的重要单体。

呋喃催化加氢生产四氢呋喃是良好的溶剂。

脂肪酸氨化后加氢生产脂肪伯胺广泛应用在有机化工生产中。

苯胺加氢制备环已胺用于合成脱硫剂、腐蚀抑制剂、硫化促进剂、乳化剂、抗静剂、杀菌剂等。

雷尼镍催化剂的使用

雷尼镍催化剂的使用

雷尼镍催化剂的使用引言:雷尼镍催化剂是一种常用的催化剂,广泛应用于化学工业领域。

本文将介绍雷尼镍催化剂的特性、制备方法以及在不同领域的应用。

一、雷尼镍催化剂的特性雷尼镍催化剂具有以下特性:1. 高活性:雷尼镍催化剂具有较高的催化活性,可以促进化学反应的进行,并提高反应速率。

2. 高选择性:雷尼镍催化剂在催化反应中具有较高的选择性,可以使反应产物得到更高的纯度。

3. 长寿命:雷尼镍催化剂具有较长的使用寿命,可以多次循环使用,减少生产成本。

4. 抗中毒性:雷尼镍催化剂对一些有毒物质具有较好的抗中毒性,能够在存在有毒物质的环境中仍然保持催化活性。

二、雷尼镍催化剂的制备方法雷尼镍催化剂的制备方法主要包括以下几个步骤:1. 原料准备:选择高纯度的镍盐和还原剂作为原料,保证催化剂的质量。

2. 催化剂的还原:将镍盐与还原剂混合,通过还原反应将镍离子还原为金属镍形成催化剂。

3. 催化剂的活化:将还原后的催化剂进行活化处理,提高催化剂的活性和选择性。

4. 催化剂的后处理:对活化后的催化剂进行后处理,包括洗涤、干燥等步骤,以获得最终的催化剂产品。

三、雷尼镍催化剂在化学工业中的应用雷尼镍催化剂在化学工业中有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 氢化反应:雷尼镍催化剂可以催化烯烃、炔烃等有机物与氢气的反应,将它们还原为相应的烃类化合物。

2. 聚合反应:雷尼镍催化剂可以催化烯烃的聚合反应,将烯烃分子连接在一起形成高分子化合物。

3. 氧化反应:雷尼镍催化剂可以催化有机物的氧化反应,将它们转化为含有氧原子的化合物。

4. 加氢脱氮反应:雷尼镍催化剂可以催化有机物中的氮原子与氢气的反应,将有机物中的氮原子去除。

5. 加氢裂化反应:雷尼镍催化剂可以催化烃类化合物的加氢裂化反应,将长链烃类分解为短链烃类。

6. 加氢酰化反应:雷尼镍催化剂可以催化醛类化合物与氢气的反应,将醛类化合物加氢生成相应的醇类化合物。

结论:雷尼镍催化剂具有高活性、高选择性、长寿命和抗中毒性等特性,制备方法简单,应用广泛。

雷尼镍加氢催化剂

雷尼镍加氢催化剂

雷尼镍加氢催化剂1. 简介雷尼镍加氢催化剂是一种常用于化学反应中的催化剂。

它由镍和少量的其他金属组成,能够在加氢反应中起到催化作用。

本文将介绍雷尼镍加氢催化剂的制备方法、催化机理以及应用领域等方面的内容。

2. 制备方法雷尼镍加氢催化剂的制备方法主要包括物理法和化学法两种。

2.1 物理法物理法制备雷尼镍加氢催化剂主要通过合成气还原法。

具体步骤如下:1.首先,将镍和其他金属(如铝、铜等)按一定比例混合。

2.然后,将混合物置于高温高压条件下与合成气(氢气和一氧化碳的混合物)反应。

3.反应完成后,将产物冷却、过滤、洗涤等步骤,最终得到雷尼镍加氢催化剂。

2.2 化学法化学法制备雷尼镍加氢催化剂主要通过沉淀法。

具体步骤如下:1.首先,将镍盐和其他金属盐按一定比例溶解于适量的溶剂中。

2.然后,加入适量的沉淀剂,使溶液中的金属离子沉淀成固体颗粒。

3.沉淀完成后,将固体颗粒收集、洗涤、干燥等步骤,最终得到雷尼镍加氢催化剂。

3. 催化机理雷尼镍加氢催化剂在加氢反应中起到催化作用的机理主要包括吸附、解离和表面反应等过程。

3.1 吸附在加氢反应中,气体分子首先通过物理吸附或化学吸附的方式吸附到催化剂表面。

物理吸附是指气体分子与催化剂表面之间的范德华力作用,而化学吸附则是指气体分子与催化剂表面发生化学键的形成。

3.2 解离吸附到催化剂表面的气体分子在解离的作用下,将分解成更小的反应物或中间体。

解离过程可以通过热解、光解或电解等方式进行。

3.3 表面反应解离产生的反应物或中间体在催化剂表面进行进一步的反应,形成产物。

这些反应可以是氧化、还原、加氢、脱氢等多种类型的化学反应。

4. 应用领域雷尼镍加氢催化剂在许多化学反应中广泛应用,主要包括以下几个领域:4.1 石油化工在石油化工领域,雷尼镍加氢催化剂常用于石油加氢裂化、石油加氢脱硫、石油加氢脱氮等反应中。

它能够去除石油中的杂质,提高燃料的质量和环境友好性。

4.2 化学合成在化学合成领域,雷尼镍加氢催化剂常用于有机物的加氢反应中。

雷宁镍催化剂

雷宁镍催化剂

雷宁镍催化剂
一、定义
雷宁镍催化剂是一种以镍为活性组分的催化剂,可以催化多种有机反应,如加氢、脱氢、缩合、加氧等反应。

该催化剂由曾担任美国化学
会主席的化学家Paul N. Rylander发现并命名。

二、性质
1. 雷宁镍催化剂具有较高的活性,在催化反应中能够有效降低活化能,促进反应的进行。

2. 雷宁镍催化剂具有一定的选择性,可控制反应产物的生成,降低催
化剂中间体的生成和副反应的发生,有利于提高反应的产率和纯度。

3. 雷宁镍催化剂具有良好的稳定性,在多种反应条件下都能保持相对
稳定的活性,使用寿命较长。

三、制备方法
制备雷宁镍催化剂的方法主要包括物理方法和化学方法。

1. 物理法:通过加热、还原等方法制备。

其中加热法是将镍原料在高
温条件下预处理,再在还原气氛中得到能够在有机反应中发挥催化作
用的镍催化剂。

2. 化学法:常用的有共沉淀法、离子交换法等方法。

其中共沉淀法是将含镍盐和载体材料一起沉淀,通过加热和还原得到催化剂。

四、应用
1. 雷宁镍催化剂广泛用于加氢反应中,包括醛、酮、酯、烯烃、炔烃等化合物的部分加氢、不对称加氢、全加氢等反应。

2. 雷宁镍催化剂也可用于脱氢反应,包括醇、亚胺等化合物的脱氢反应。

3. 该催化剂还可用于有机化学中的缩合反应和加氧反应等。

例如,在缩酮反应中可以通过带钴的雷宁镍催化剂在较温和的条件下得到高产率的产物。

四、结语
雷宁镍催化剂是一种重要的催化剂,具有高活性、稳定性和选择性等优点,在化学合成、制药、石油化工等领域得到了广泛应用。

RaneyNi催化剂的制备

RaneyNi催化剂的制备
浙江化工 !""#, ($%) : ("#)
文章编号: (!""# ) &""/,#&0# "$,""!&,"!

江&
沈德隆 &
章海燕 ! (&、 浙江工业大学化工学院 浙江省机电设计研究院有限公司 !、
杭州 杭州
$&""&# $&"""")


由于其具有的高活性及高选择 ’()*+,-. 催化剂是一种十分重要的骨架型催化剂, 雷尼镍 催化剂 制备方法 故应保存在适当的 ,-./0&12 是一种易燃的催化剂, 溶剂中。
$&.%% 固相分离浸取法
通常骨架镍的制备是将镍铝合金加到大量碱 溶液中, 使铝从合金中溶解出来。这是一个放热过 程, 同时伴随大量氢气溢出并形成气泡。在加入合 金并形成气泡之后,进行二次浸出或多次浸出, 这 过程需 (&"3E 。合金粉末加到碱液是一个消耗时间 并麻烦的工艺过程。此外, 第一批加入的合金在碱 液中停留的时间远远大于最后一批的停留时间, 因 而可能会得到不均匀的产品。 "#%) 年发明的固相分 离浸取法是对传统雷尼镍催化剂制备方法最近的 一次突破。原理是向固体 1-:; 与合金粉的混合物
的展开方法与 <GO2.P 的 Q 系列雷尼镍所采用的展 开方法较为相似。
研究表明合金粒度和温度对展开速度有较大 的影响, 温度越高, 展开速度越快; 粒度的增大, 溶 解速度则减小。 ,BDEF6G-70 等人通过实验, 得出一 个展开模型: =FAHI@"&I9J!=FA!K"9L 其中 K 为展开时间 (单位为秒) , ! 为常数, " 为速率参 I 为已展开部分, 数 (单位为 "@ 秒) , 展开活化能为 48B8MN@?F= 。

雷尼镍化学式

雷尼镍化学式

雷尼镍化学式1. 雷尼镍的概述雷尼镍,又称Raney镍,是一种具有特殊结构和性质的催化剂。

它由镍铝合金制备而成,具有高度的活性和选择性,在有机合成、氢化反应等领域有着广泛的应用。

2. 雷尼镍的制备方法雷尼镍的制备方法主要有两种:铝的溶解法和铝的脱除法。

2.1 铝的溶解法铝的溶解法是最常用的制备雷尼镍的方法之一。

具体步骤如下:1.将镍和铝以一定比例混合,并加入适量的碱性溶液,如氢氧化钠溶液。

2.在搅拌的条件下,将混合物加热至一定温度,通常为80-100摄氏度。

3.铝在碱性溶液中溶解,生成铝氢氧化物溶液,同时镍被铝氢氧化物覆盖。

4.继续加热,使铝氢氧化物分解,释放出氢气,同时还原镍,形成雷尼镍。

2.2 铝的脱除法铝的脱除法是另一种制备雷尼镍的方法。

具体步骤如下:1.将镍和铝以一定比例混合,并加入适量的稀硫酸溶液。

2.在搅拌的条件下,将混合物加热至一定温度,通常为80-100摄氏度。

3.硫酸与铝反应生成硫酸铝,同时镍被铝氢氧化物覆盖。

4.继续加热,使硫酸铝分解,释放出硫酸氢气,同时还原镍,形成雷尼镍。

3. 雷尼镍的化学式雷尼镍的化学式为Ni-Al,表示镍和铝的比例。

雷尼镍的结构中,镍和铝以一定的比例混合在一起,形成了一种多孔的金属结构。

4. 雷尼镍的应用雷尼镍由于其高度的活性和选择性,被广泛应用于有机合成、氢化反应等领域。

4.1 有机合成雷尼镍催化剂在有机合成中起到了重要的作用。

它可以催化烯烃的氢化反应、醛和酮的加氢还原反应等。

由于其活性高、催化效果好,使得有机合成反应可以在较温和的条件下进行,从而提高了反应的效率和产率。

4.2 氢化反应雷尼镍催化剂在氢化反应中也有广泛的应用。

它可以催化烯烃、芳香化合物等的氢化反应,将不饱和化合物转化为饱和化合物。

这种氢化反应在石油化工、制药等领域具有重要的意义。

5. 雷尼镍的特点雷尼镍具有以下几个特点:•高度的活性:雷尼镍催化剂具有高度的活性,可以在较温和的条件下催化反应,提高反应效率和产率。

雷尼镍催化剂的制备

雷尼镍催化剂的制备

雷尼镍催化剂的制备雷尼镍催化剂是一种十分重要的骨架镍催化剂,其发现和发展最早可以追述到1925年。

现在由于其具有的高活性、高选择性以及生产使用成本低的优点,已被广泛应用于有机还原反应,如烯烃芳香环、醛、酮、硝基、腈基等的催化加氢及脱卤反应。

本文将主要介绍W-6型拉尼镍催化剂的主要制备方法。

1.W-6型拉尼镍催化剂的制备原理雷尼镍催化剂最先由Murray Raney(1885-1966)发现,并于1925年申请专利。

制备时,先用NaOH溶液溶去镍铝合金中的Al,然后洗涤,残余物为类似海绵状的微粒,大小为25~150A0。

催化剂主要含Ni,Al(1~8%),少量NiO 和AL2O3水合物(1~20%),总表面积为50~130m2/g。

Raney-Ni催化剂一般由合金制备,分为两步,即展开和洗涤。

展开是指用碱(特别是NaOH)溶出合金中无催化活性的部分(铝),这一步称为展开操作,反应式如下:2NaOH+2 Al+2H2O→2NaAlO2+3H2研究表明合金粒度和温度对展开速度有较大的影响,温度越高,展开速度越快;粒度的增大,溶解速度则减小R.Choudary等人通过实验,得出一个展开模型:log(x/1-x)= αlog(tβ),其中α为常数,β为速率参数(单位为1m/s), t为展开时间,展开活化能为56.6Kj/mol。

洗涤展开后的Raney-Ni是类似海绵状的微粒,可用蒸馏水洗涤至中性,最后用乙醇洗涤。

由于Raney-Ni是一种易燃的催化剂,故应保存在适当的溶剂中。

2.W-6型拉尼镍催化剂的制备方法:固相分离浸取法熔融,沥滤是制备骨架催化剂的一种方法。

其制备主要分为三步:即合金的制备,合金的粉碎及合金的浸溶,其制备工艺流程及简介入下:NaOH溶液镍┓↓┃→熔融→冷却→粉碎→浸溶→洗涤→成品铝┛70年代发明的固相分离浸取法是对传统雷尼镍催化剂制备方法最近的一次突破。

原理是向回体NaOH与合金粉的混合物中加水.使其均匀润湿但不形成液相。

雷尼镍催化剂的制备原理

雷尼镍催化剂的制备原理

雷尼镍催化剂的制备原理雷尼镍催化剂是一种高度活性和选择性的催化剂,广泛应用于化学工艺中。

其制备原理主要包括硼氢化镍还原法、硝酸镍沉淀法、电沉积法和溶胶-凝胶法等。

硼氢化镍还原法是制备雷尼镍催化剂的常用方法。

具体步骤如下:首先将硝酸镍溶液加入含有大量氢氧化钠的氢氧化钠溶液中,生成氢氧化镍沉淀。

然后,将氢氧化镍沉淀与硼氢化钠和氢氧化钠混合,搅拌均匀后迅速加热。

在高温下,硼氢化钠还原生成的H2气体与氢氧化镍反应,生成氧化镍和金属镍。

最后,通过过滤、洗涤和干燥等步骤得到雷尼镍催化剂。

硝酸镍沉淀法是制备雷尼镍催化剂的另一种常用方法。

具体步骤如下:将硝酸镍溶液加入酒石酸铵溶液中,生成酒石酸铵镍沉淀。

然后,加入葡萄糖或甘氨酸等还原剂,将酒石酸铵镍沉淀还原为金属镍。

最后,通过过滤、洗涤和干燥等步骤得到雷尼镍催化剂。

电沉积法是一种通过电解沉积的方法制备雷尼镍催化剂。

具体步骤如下:将镍离子溶液作为阴极,通过外加电压使其在阴极上发生还原反应,生成金属镍沉积层。

通过调节电流密度、温度和电解液成分等条件,可以控制沉积层的结构和性质。

最后,将沉积层经过过滤、洗涤和干燥等步骤得到雷尼镍催化剂。

溶胶-凝胶法是一种通过溶胶和凝胶形成过程制备雷尼镍催化剂的方法。

具体步骤如下:首先,将适量的金属盐溶解在溶剂中,形成溶液。

然后,通过加热或加入碱液等方法,使溶液发生水解凝胶化反应,形成凝胶。

最后,将凝胶进行干燥和煅烧等处理得到雷尼镍催化剂。

这些制备方法中,硼氢化镍还原法和硝酸镍沉淀法简单、成本较低,适用于大规模生产;而电沉积法和溶胶-凝胶法可以控制催化剂的结构和性质,并具有较高的催化活性和选择性。

不同的制备方法对于不同的应用场景具有独特的优势和适用性。

雷尼镍催化剂

雷尼镍催化剂

摘要本文主要叙述雷尼镍催化剂的制备、性能、应用、安全和发展。

重点是催化剂的制备和工业上的应用。

雷尼镍(Raney-Ni) 是一种历史悠久、应用广泛的催化剂, 近几十年来, 在Raney-Ni制备、表征和改性等方面的研究进展, 大大加深了对其物性和制备机理的了解。

Raney镍在大量的工业加工和在有机合成反应中使用,因为它在室温下的稳定性和较高的催化活性。

未来,雷尼镍还会有更好的发展。

关键词:雷尼镍,制备,性能,应用,发展雷尼镍催化剂Wainwright MSIn Preparation of Solid Catalysts, Ertl G, Knözinger H, Weitkamp J (eds).Wiley-VCH: Weinheim, 1997: 28-42.引言:Raney镍是一种用于许多工业生产,由镍铝合金组成的细晶粒固体催化剂。

它是1962年美国工程师默里.雷尼(Murray Raney)[1]用作于工业生产中菜油加氢的一种代替催化剂。

现在Raney镍作为一种异构催化剂,在各种有机合成、加氢反应中被广泛应用。

Raney镍的制备,是用镍铝合金与氢氧化钠一起反应制得。

这种方法,就是所谓的“活化”,把大部分的铝溶解在合金以外。

这种多孔的结构拥有很大面积,能给予较高的催化活性。

一个典型的催化剂中镍大约占85 %(质量分数),相应的是每两个原子镍就有一个原子铝与之构成催化剂。

铝有利于维护孔的结构,对催化剂整体有帮助。

由于Raney镍的一个注册商标是属于W.R.恩典公司(W. R. Grace and Company) ,那些产品在其商标注册期内只能称为“Raney镍”。

更通用的术语“骨架催化剂”或“海绵体金属催化剂”可能是用来指其物理和化学特性与Raney镍相似的催化剂。

1. 合金制备合金的工业化制备方法是通过熔化活性金属(镍催化剂是在这种情况下制得,但铁、铜等“骨架型”催化剂也可以用相同的方法制备)和铝在一个坩埚内淬火,由此产生熔体,然后把它粉碎成细粉[2]。

Raney的制取方法

Raney的制取方法

雷尼镍(Raney)是一种应用范围广泛的催化剂,差不多对所有能进行氢化和氢解的官能团都起作用。

对烯烃或芳环的氢化相当有效,能顺利地氢解碳--硫键(脱硫作用);但对酰胺、酯的氢解效果不佳。

它的主要特点是在中性或碱性溶液中,能发挥很好的催化作用,尤其是在碱性条件下,催化作用更好。

因此在氢化时常加入少量的碱性物质,例如三乙胺、氢氧化钠和氢氧化锂等,均能明显提高活性(硝基化合物除外)。

如还原羰基化合物时,加入少量的碱,吸氢速度可以增加3~4倍。

与其它贵金属催化剂例如氧化铂、钯/炭等相比,其氢化温度和压力较高,但价格要便宜的多。

而且来源方便,制备简便。

卤素(尤其是碘),含磷、硫、砷或铋的化合物及含硅、锗、锡或铅的有机金属化合物在不同程度上可使拉尼镍中毒。

在压力下,有水蒸气存在时,拉尼镍会很快失活,使用时应予注意。

拉尼镍活性降低的主要原因是①失去氢;②催化剂表面层组成改变,⑧由于生成结晶而使催化剂表面积减少,④中毒。

镍一硅合金由于较硬,粉碎和溶解都较难,所以使用不普遍。

通常,镍一铝合金是制备各种类型拉尼镍的基本原料。

含镍一般在30~50%之间,其余为铝。

使用上述组成的镍一铝合金,均能制得具有一定活性的拉尼镍,可根据需要加以选择。

最常用的镍—铝合金是镍铝各占50﹪的微细颗粒体。

其制备过程如下。

在氧化铝或石棉坩埚内,按比例先把纯铝放入坩埚,在电炉上熔融。

待温度达到 1000℃左右时,加入纯镍粉。

这时由于有熔化热产生,使温度升到 1200~1300℃。

用石墨棒不断搅动,保温 20~30分钟。

然后倒入大容器中,缓缓冷却以保证合金具有规则的晶格结构。

若冷的太快、合金会产生很大的应力,使晶格不完整。

该合金质脆,易于粉碎,故制成200目以下的小颗粒。

按上法制备的镍—铝合金是专为制备拉尼镍用的,市场已有成品销售,该合金装入封闭容器中,可长期保存。

拉尼镍的催化活性取决于不同的镍—铝合金及不同的加合金的方法,所用碱的浓度,溶化时间,反应温度及洗涤条件等。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

雷尼镍催化剂的制备雷尼镍催化剂是一种十分重要的骨架镍催化剂,其发现和发展最早可以追述到1925年。

现在由于其具有的高活性、高选择性以及生产使用成本低的优点,已被广泛应用于有机还原反应,如烯烃芳香环、醛、酮、硝基、腈基等的催化加氢及脱卤反应。

本文将主要介绍W-6型拉尼镍催化剂的主要制备方法。

1.W-6型拉尼镍催化剂的制备原理雷尼镍催化剂最先由Murray Raney(1885-1966)发现,并于1925年申请专利。

制备时,先用NaOH溶液溶去镍铝合金中的Al,然后洗涤,残余物为类似海绵状的微粒,大小为25~150A0。

催化剂主要含Ni,Al(1~8%),少量NiO 和AL2O3水合物(1~20%),总表面积为50~130m2/g。

Raney-Ni催化剂一般由合金制备,分为两步,即展开和洗涤。

展开是指用碱(特别是NaOH)溶出合金中无催化活性的部分(铝),这一步称为展开操作,反应式如下:2NaOH+2 Al+2H2O→2NaAlO2+3H2研究表明合金粒度和温度对展开速度有较大的影响,温度越高,展开速度越快;粒度的增大,溶解速度则减小R.Choudary等人通过实验,得出一个展开模型:log(x/1-x)= αlog(tβ),其中α为常数,β为速率参数(单位为1m/s), t为展开时间,展开活化能为56.6Kj/mol。

洗涤展开后的Raney-Ni是类似海绵状的微粒,可用蒸馏水洗涤至中性,最后用乙醇洗涤。

由于Raney-Ni是一种易燃的催化剂,故应保存在适当的溶剂中。

2.W-6型拉尼镍催化剂的制备方法:固相分离浸取法熔融,沥滤是制备骨架催化剂的一种方法。

其制备主要分为三步:即合金的制备,合金的粉碎及合金的浸溶,其制备工艺流程及简介入下:NaOH溶液镍┓↓┃→熔融→冷却→粉碎→浸溶→洗涤→成品铝┛70年代发明的固相分离浸取法是对传统雷尼镍催化剂制备方法最近的一次突破。

原理是向回体NaOH与合金粉的混合物中加水.使其均匀润湿但不形成液相。

新的工艺过程的特点是合金粉末在固相中分解。

具体做法如下:在一个混合器中将合金粉末与少量氢氧化钠混台均匀,然后在不断搅拌的情况下加水.加水的速度要求是保持物料均匀湿润但不形成液相。

通过水进行分解反应,其中氢氧化钠起催化刘的作用,因而在过程结束时铝大部分生成氢氧化铝。

当分解反应终止时,约有等体积的水进入物料,形成分离的两个固相,下层含催化剂,而氢氧化铝的白色沉淀在上层,两者很容易分离。

在热的碱液中再进行一次简短的处理即可结束制备过程,这时碱液中氢的释放已经不猛烈了。

上述的制备方法一般适用于多种骨架催化剂。

相对于金属含量而言,这类催化剂的括性往往高于通常方法制备的催化剂。

由于全部合金的反应时间相同的,所以产物是均匀的。

此方法的优点是在浸出的过程中不形成泡沫,所需的装置体积和操作时间约为一般方法的一半,氢氧化钠的需要量也较少。

采用新工艺时可以使用原来的装置,只需增加一个混合器。

3. W-6型拉尼镍催化剂的实验室制备步骤:在配有温度计和不锈钢搅拌器的2L锥形瓶中放进600mL蒸馏水和160 g氢氧化钠,迅速搅拌,并让它在装有溢流虹吸管的冰浴中冷却50℃。

然后在25~30min之内将125g镍-铝合金粉末分批地加入。

控制镍-铝合金的加入速度和向冰浴中加冰以保持温度在50±2℃。

待所有的合金加完后,在该温度下再缓缓搅拌50min,使悬浮的镍-铝合金粉末完全消化。

这往往需要移去冰浴、换上热水浴,以保持温度恒定,此后用蒸馏水滗洗催化剂三次,每次用1L水。

滗洗后立即转移到洗涤装置中进行洗涤。

该装置的构造及操作如下所述:用直径5.1cm、长38cm、在离顶部6cm处接有带支管的玻璃大试管,作洗涤催化剂的容器。

试管用橡皮塞紧紧地塞住、使其足以承受49kPa的气体压力。

塞子有三个孔,通过它们插入直径10mm的玻璃管,直伸到试管底部,用以通入蒸馏水;用以平衡气体压力的“T”形管和一个紧密配合的铜衬套管,穿过套管装有一个不锈钢轴搅拌器(也可以装有用注射器改制的搅拌器),轴直径为 6.4mm,并伸到试管底部。

一个容量为5L的蒸馏水储水器,在瓶的侧面靠底部有一出水口,该瓶为贮备蒸馏水用,这样的装置对使水由瓶中通过开关源源不断地流入试管的底部。

试管的支管用厚壁橡皮管与5L溢流瓶相连,溢流瓶的底侧也有一个出水口,洗涤水由试管流到溢流瓶,并通过开关将溢流水导入水槽流走。

把经第三次倾滗洗涤后的催化剂,立即转移到催化催洗涤容器中,同时让洗涤容器、储水器和溢流瓶几乎都充满蒸馏水,迅速把装置连接起来,从导管引入49kPa压力的氢气,同时溢流瓶中的大部分水都通过出口被排出,关闭出口,继续通入氢气直到储水器、洗涤管和溢流瓶里的水面处在约比外界大气压高49kPa 时为止。

开动搅拌器使它的速度能让催化剂悬浮在18-20cm的高度。

让蒸馏水以大约每分钟250mL的速度从储水器流经悬浮的催化剂。

当储水器近乎放空而溢流瓶已充满的时候,同时打开排水答的活塞和蒸馏水进口活塞,使它们有相等的、能使溢流瓶故空而储水器充满的流速,且体系压力维持恒定。

大约15L水通过催化剂之后,停止搅拌和进水,放空解除压力,并拆卸装置,把上清液倾滗掉,然后用95%的乙醇把它转移别250mL离心瓶中。

再用95%乙醇把催化剂洗涤三次,每次用150mL,同时搅拌(不要振荡),每加一次都进行离心。

以同样的方法再用无水乙醇处理三次。

如果希望得到高活性的催化剂,那么所有操作应尽快进行,从加合金开始到制备完成,全过程历需时间不应多于3h,操作过程使用的橡皮管和胶塞均应用5%的氢氧化钠煮沸,并且用水漂洗除硫。

4.实验结果及储存按上述方法制得的催化剂含镍62g,铝为3~8g,体积约为75~80mL。

实验制得的催化剂应保存在装满乙醇的瓶中,而且应立即贮存到冰箱中。

如果保存得当,其高活性可维持两周。

过了这个期限,活性会降低到与其它低活性Raney-Ni相近似的程度。

5.实验过程中应该注意的问题(1)合金的浸溶时,碱的实际用量为理论计算值得1.4倍,只有在过量的碱液中,才能消除Al(OH)3白色沉淀。

而且金融过程的氢必须安全引出。

(2)冷却温度对合金的相组成也有较大的影响,只有在缓慢的冷却过程中,合金才能形成良好晶格的规则系统,若冷却太快,从微观结构着眼,将使合金的晶格不完全。

合金的状态不同,其催化剂的活性就不同。

(3)催化剂必须保存在水或醇液层下或加保护剂制成干性催化剂,不能直接暴露在空气中,以免骤然起火、燃烧。

(4)使用w—6等高活性的拉尼镍时,其用量不得任意增加,特别是在高压(5.88MPa以上)的情况下,应特别慎重。

(5)因活性过高,催化剂的用量不得超过加氢物的5%。

6.其它型号雷尼镍催化剂的生产工艺1.w—1型雷尼镍在0℃,用25%的氢氧化钠水溶液处理含镍、铝各占50%的镍一铝合金,反应2—3小时后水洗至中性。

制法:300 g铝一镍合金在2—3小时内,樱慢加到含300g氢氧化钠的1200m1水溶液中,同时搅拌并在冰浴上冷却。

加完后,在搅拌下,把反应混合物加热到115-120℃,反应3小时至气泡不再退出为止。

然后把溶液稀释到31,程出含幅酸钠的上清液。

用滗析法洗涤六次。

再于布氏漏斗中用蒸馏水悬浮洗涤(不要吸干,否则会自燃)至溶液石蕊试纸呈中性。

再用95%的乙醇洗涤三次,贮存于盛有无水乙醇的磨口瓶中备用。

2.W-2型雷尼镍在25℃,以20%的氢氧化钠溶液处理镣一铝合金,反应2小时,水洗至中性。

制备方法:于4L烧杯中,把380 g氢氧化钠溶解在1.5L蒸馏水中,搅拌,在冰浴上冷至10℃。

在搅拌下,把300g镍一铝合金分批小量加到碱液中,加入的速度应控制在使溶液温度不超过25℃(在冰浴上)。

当全部加完(约需2小时)后,停止搅拌,将烧杯从冰浴上取下,使反应液升至室温。

当氢气发生缓慢时,可在沸水浴上徐徐加热(避免升温太快,以防气饱过多,使反应液溢出),直到气泡发生再度变慢为止(约8一12小时,此时溶液的体积应靠补加蒸馏水维持基本恒定)。

然后静置,让镍粉沉下,倾去上清液。

加蒸馏水至原体积,搅拌溶液使镍粉悬浮,再次静置使镍粉沉下,倾去上清液。

然后转移到2L烧杯中,储去上清液,加入500m1含50 g氢氧化钠的水溶液,搅拌,放置,倾去上清液。

再加入500m1蒸馏水,搅拌,放置,倾去上清液。

如此水洗重复数次,直到洗出液对石蕊试纸呈中性后,再洗10次(约洗涤20一40次)。

倾去上清液,加200m195%乙醇,用滗析法洗涤三次,再用无水乙醇洗三次。

制得的雷尼镍应贮存在充有无水乙醇的磨口瓶中(不得与空气接触),催化剂必须保存在液面下,悬浮在液体中的w—2型雷尼镍重约150g。

3.T—1型雷尼镍于90℃,用10%的氢氧化钠溶解铝,反应1小时,经水洗、醇洗后制得。

制备方法:在一个装有搅拌的1L三口瓶中,加入600m110%氢氧化钠水溶液,加热至90℃,搅拌下,分批小量加入40g镍—铝合金。

加入速度应使溶液温度维持在90一95℃之间,约20一30分钟内加完。

再继续搅拌1小时。

静置,让镍沉下,滗去上清液,然后以滗析法,洗涤五次,每次用200m1。

再用乙醇倾洗五次,每次50m1。

在洗涤过程中,镍粉始终应为液体所覆盖,不可使催化剂与空气接触。

制备好的催化剂应保存在无水乙醇中,密闭、置于冰箱内,活性可维持三个月。

4.雷尼—漆原镍催化剂雷尼一漆原镍(Reney—Urushbara Ni)是一种高活性碱性雷尼镍。

制备方法:在5L以上的反应器中,加入50g含镍30一50%的镍铝合金和500ml蒸馏水,在不断搅拌下,加入固体的氢氧化钠(不需要冷却)。

在开始加入氢氧化钠时,约有0.5—1分钟诱导期(此时,不反应),然后反应会变得非常激烈。

加入氢氧化钠的速度及数量以维持反应激烈沸腾而不溢出容器为度。

当加入氢氧化钠达80 g 左右,继续加入而不再反应时,停止加碱。

静止10分钟,再于70℃的水浴上保温30分钟.海绵状镍沉于瓶底。

倾去上清液,在振摇下,用倾析法洗涤2—3次。

然后用氢化时所用的溶剂洗2—3次。

若氢化时所用溶剂与水不混溶,则可用适当的互溶剂如醇类洗涤。

这种催化剂最好现用现做,放置会导致活性降低。

参考文献[1]彭宗芳,雷尼镍催化剂的性质及应用,油脂化工,[J],1996.2[2]章海燕、沈德隆,Raney-Ni催化剂的制备,浙江化工[J],2004,04。

相关文档
最新文档