背景及概述
雷尼鎳催化劑是一種傳統(tǒng)的還原催化劑，廣泛應(yīng)用于如烯烴、醛、酮、硝基、腈基及芳香化合物等的催化加氫及脫鹵反應(yīng)，其中以金屬鎳為活性中心的雷尼鎳應(yīng)用最多，占到所有雷尼金屬催化劑的80%以上，在葡萄糖加氫制山梨醇這一重要化學(xué)反應(yīng)中的用量每年多達(dá)幾千噸。傳統(tǒng)制備雷尼鎳催化劑的方法是將制得的鎳鋁合金用一定濃度的堿溶液進(jìn)行抽提，然后洗滌除堿，得到多孔的雷尼鎳顆粒，人們已知的W1-W8的各種雷尼鎳催化劑則主要在于合金加入條件、堿濃度、抽提時(shí)間與溫度以及洗滌條件的不同，但是這樣制得的催化劑存在催化效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重的問(wèn)題。

理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)

雷尼鎳催化劑活化前為銀灰色無(wú)定型粉末(鎳鋁合金粉)，具有中等程度的可燃性，有水存在的情況下部分活化并產(chǎn)生氫氣，易結(jié)塊，長(zhǎng)久暴露于空氣中易風(fēng)化。鎳鋁合金粉活化后為灰黑色顆粒，附有活潑氫，極不穩(wěn)定，在空氣中氧化燃燒，須浸在水或乙醇中保存。它最早由美國(guó)工程師莫里·雷尼在植物油的氫化過(guò)程中，作為催化劑而使用；其制備過(guò)程是把鎳鋁合金用濃氫氧化鈉溶液處理，在這一過(guò)程中，大部分的鋁會(huì)和氫氧化鈉反應(yīng)而溶解掉，留下了很多大小不一的微孔。

這樣雷尼鎳表面上是細(xì)小的灰色末，但從微觀(guān)角度上，粉末中的每個(gè)微小顆粒都一個(gè)立體多孔結(jié)構(gòu)，這種多孔結(jié)構(gòu)使得它的表面積大大增加，極大的表面積帶來(lái)的是很高的催化活性，這就使得雷尼鎳?yán)啄徭嚧呋瘎橐环N異相催化劑被廣泛用于有機(jī)合成工業(yè)生產(chǎn)的氫化反應(yīng)中;由于雷尼鎳催化劑極不穩(wěn)定，在空氣中容易氧化燃燒，導(dǎo)致許多使用雷尼鎳的生產(chǎn)工藝在達(dá)到催化效果后需要進(jìn)行破壞才能過(guò)濾，生成內(nèi)大量的固廢。

廢棄的雷尼鎳催化劑化學(xué)成分比較復(fù)雜，其中最主要成分是鎳，其次是鋁，還含有少量的鐵、鉻或二氧化硅，同時(shí)還含有有機(jī)物等雜質(zhì)。由于廢雷尼鎳催化劑中鎳含量高，因此可以作為鎳資源加以綜合回收利用，但回收過(guò)程往往都存在回收率低、成本高等問(wèn)題。

應(yīng)用
雷尼鎳催化劑是具有海綿狀孔結(jié)構(gòu)的鎳鋁合金催化劑，是一種用途廣泛的工業(yè)催化劑。既可用于不飽和烯、炔、硝基、氰基或羰基等的催化加氫過(guò)程，也可用于具有不飽和鍵的高分子氫化反應(yīng)，以及飽和烴的氫解、異構(gòu)、環(huán)化等。雷尼鎳作為石油化工生產(chǎn)中的加氫催化劑，使用一定周期后就會(huì)失活，需定期置換，國(guó)內(nèi)每年產(chǎn)生的廢雷尼鎳催化劑約8000-12000噸。

安全使用及隱患
雷尼鎳催化劑暴露在空氣中即可自燃，十分危險(xiǎn)，所以應(yīng)用水洗去堿后浸沒(méi)在水中，或者再用乙醇洗去水分，浸沒(méi)在乙醇中密封儲(chǔ)存．水或乙醇應(yīng)高出鎳10厘米以上。氫，無(wú)色、無(wú)臭的氣體。很難液化。液態(tài)氫無(wú)色透明。極易擴(kuò)散和滲透。微溶于水，不溶于乙醇、乙醚。極易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即發(fā)生爆炸。比空氣輕，在室內(nèi)使用和儲(chǔ)存時(shí)，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火星會(huì)引起爆炸。在空氣中燃燒時(shí)，火焰呈藍(lán)色，不易被發(fā)現(xiàn)。

原工藝操作過(guò)程危險(xiǎn)性分析：脫溴加氫反應(yīng)是甾體激素類(lèi)藥物生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一步單元反應(yīng)，反應(yīng)中用到雷尼鎳催化劑，反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)后，將催化劑雷尼鎳從反應(yīng)液中分離出來(lái)，料液以進(jìn)入下一個(gè)單元操作，催化劑雷尼鎳由人工將裝桶運(yùn)輸至催化劑激活、套用崗位重復(fù)利用，已使用過(guò)的催化劑雷尼鎳人工倒入雷尼鎳激活反應(yīng)釜，加堿液洗滌后多次水洗，至水洗液呈中性后放出雷尼鎳在不銹鋼桶中，向不銹鋼桶注入乙醇儲(chǔ)存待用。脫溴反應(yīng)使用時(shí)，由人工將不銹鋼桶搬運(yùn)并倒入加氫催化反應(yīng)釜。這種傳統(tǒng)的方法在雷尼鎳催化劑的使用、回收、激活方面均存在極大的安全隱患。

制備
在室溫下稱(chēng)取一定量粒度為80-100目、Ni含量約為40-50wt%的Ni-Al合金，在冰水浴中緩慢加到6mol/L的NaOH溶液中，合金重量克數(shù)與堿液毫升數(shù)之比為1∶10，在343K下恒溫?cái)嚢?h，整個(gè)處理過(guò)程在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，以防止樣品氧化，采用回流裝置以防止NaOH溶液濃度的變化。

反應(yīng)結(jié)束后，除去上層清液，黑色顆粒用去離子水反復(fù)洗滌至中性，然后再用無(wú)水乙醇洗滌以去除水，并保存在無(wú)水乙醇中；取0.5g雷尼鎳顆粒在室溫293-298K下置于10mL去離子水中，雷尼鎳重量克數(shù)與水體積毫升數(shù)之比為1∶20，邊攪拌邊緩慢滴加2mL0.1mol/L的Na2MoO4溶液(含Mo0.0192克)，鉬酸鹽含鉬克數(shù)與雷尼鎳重量克數(shù)之比為0.038，滴加結(jié)束繼續(xù)攪拌15min后，對(duì)該混合體系分別進(jìn)行超聲波處理5、10、15、20、30min，超聲探頭功率為50W，頻率為20kHz；得到的顆粒用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，并保存在無(wú)水乙醇中備用。