никель Рени

Thread Content

Никель Рени 1. Краткое описание: На поверхности никеля Рени имеется тонкий серый порошок. Однако с микроскопической точки зрения каждая частица этого порошка представляет собой трехмерную пористую структуру. Такая пористая структура увеличивает его площадь поверхности. Большая площадь поверхности способствует высокой каталитической активности, в связи с чем никель Рени широко используется в качестве гетерогенного катализатора в процессах органического синтеза и гидрирования в промышленном производстве. Поскольку «Рени» является зарегистрированным торговым знаком компании Grace Chemicals, строго говоря, только продукция, производимая отделом Davidson Chemicals этой компании, может называться «никель Рени». А «катализаторы с металлической каркасной структурой» или «губчато-металлические катализаторы» — это названия катализаторов с микропористой структурой, физические и химические свойства которых схожи со свойствами никеля Рени. 2. Приготовление. В промышленных целях для производства никель-алюминиевых сплавов, необходимых для получения никеля Ренье, металлы с каталитической активностью (никель, железо или медь) смешиваются с алюминием в печи. Полученную расплавленную смесь охлаждают, после чего её измельчают до получения однородных мелких частиц. При проектировании состава сплава необходимо учитывать два фактора. Во-первых, это соотношение никеля и алюминия в сплаве. По мере изменения этого соотношения в процессе закалки образуются различные фазы никеля/алюминия, которые имеют разные свойства растворимости. Это может привести к тому, что у готового продукта будет совершенно иная структура пор. Обычно для сплавления используются никель и алюминий одинаковой массы. Во-вторых, доля третьего металла. В процессе закалки иногда добавляют небольшое количество третьего металла, такого как цинк или хром. Их добавление изменяет состав сплава и диаграмму фаз, что приводит к различным характеристикам выщелачивания и, в свою очередь, к более высокой каталитической активности; поэтому их называют «акцелераторами». Диаграмма фаз никеля и алюминия, на которой показаны фазы NiAl3, Ni2Al3 и NiAl, тесно связанные с процессом выщелачивания. 3. Активация. Высокая каталитическая активность никеля Рени проистекает из каталитических свойств самого никеля и его пористой структуры. Пористая структура образуется в результате удаления алюминия из сплава никеля и алюминия с помощью концентрированного раствора гидроксида натрия; этот процесс называется лейчингом. Упрощенная формула реакции лейчинга выглядит следующим образом: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2. Благодаря реакции лейчинга катализатор приобретает активность; при этом образующийся водород накапливается внутри катализатора. Поэтому этот процесс также называется активацией. Поверхностная площадь готового изделия обычно измеряется с помощью экспериментов по адсорбции газов (например, водорода). Эксперименты показали, что никель присутствует практически на всей поверхности контакта. Средняя площадь контакта никеля в коммерческом рениевом никеле составляет 100/г. На результаты процесса льющейся реакции влияют в основном три фактора: состав сплава, концентрация используемого гидроксида натрия и температура процесса льющейся реакции. Как уже упоминалось ранее, в сплаве присутствует множество никель-алюминиевых фаз. В процессе льющейся обработки алюминий, содержащийся в фазах NiAl3 и Ni2Al3, реагирует в первую очередь, тогда как алюминий, находящийся в фазе NiAl, реагирует медленнее. Его можно сохранить путем регулировки времени льющейся обработки. Именно поэтому этот процесс называется «селективной льющейся обработкой». В типичном активированном никеле Рене никель составляет 85% по массе, что означает, что 2/3 атомов — это никель. Алюминий, присутствующий в оставшейся фазе NiAl, может способствовать сохранению такой пористой структуры, обеспечивая катализатору структурную и термическую стабильность. Концентрация гидроксида натрия, используемого в процессе выщелачивания, должна быть довольно высокой — обычно не менее 5 моль/л. Только так можно быстро превратить алюминий в растворимый сульфат натрия(Al), избегая при этом образования осадка гидроксида алюминия. Как только образуется осадок гидроксида алюминия, он забивает уже существующие поры, препятствуя попаданию оставшейся соли гидроксида натрия в сплав. Это затрудняет дальнейшую реакцию оставшегося алюминия. Это приведет к уменьшению площади поверхности пористой структуры продукта и снижению его каталитической активности. Пористая структура, постепенно формирующаяся в процессе экстракции, имеет сильную тенденцию к уменьшению своей площади поверхности; происходит перестройка структуры, стенки пор соединяются друг с другом, в результате чего пористая структура разрушается. Повышение температуры приводит к ускорению движения атомов, что усиливает тенденцию к перестройке структуры. Поэтому площадь поверхности и каталитическая активность никеля Ренье снижаются по мере повышения температуры процесса лизиса. Если же температура слишком низкая, скорость процесса лизиса становится слишком медленной. Поэтому обычно используется температура в диапазоне от 70 до 100 градусов Цельсия.