雷尼镍的制备通常有合金和活化两种方式。

1、合金

    商业上,生产雷尼镍所需的镍铝合金是通过在熔炉中将具有催化活性的金属(镍,铁或者铜)和铝熔合,得到的熔体进行淬火冷却,然后粉碎成为均匀的细颗粒。在合金组分的设计上,要考虑两个因素。一是合金中镍铝的组成比例,随着镍铝比例的变化,在淬火过程中会产生不同的镍/铝相,他们有着不同的浸出性能,这可能会导致最终产品有着截然不同的多孔结构。通常采用相等质量的镍和铝进行熔合。二是加入第三种金属的比例。在淬火过程中,有时会加入少量的第三种金属,如锌,铬。它们的加入改变了合金的组成和相图,导致了不同的浸出性能,从而带来了更高的催化活性,所以被称为“促进剂” 。
镍-铝相图,标出了和浸出反应密切的NiAl3、Ni2Al3和NiAl相。

雷尼镍的制备

2、活化

    雷尼镍的高催化活性来自于镍本身的催化性质和其多孔的结构,而多孔结构即源自于用浓氢氧化钠溶液除去镍铝合金中的铝,这一过程被称为浸出,简化之后的浸出反应如下:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
由于浸出反应带来了催化剂的活性,同时产生的氢气储存进了催化剂中,故也称之为活化。成品的表面积通常通过气体(如氢气)的吸附实验来测量。实验发现几乎所有的接触面积都存在着镍。商业化的雷尼镍的平均镍接触面积是100  /g。主要有三个因素影响着浸出反应的结果,他们是合金的组成,所用氢氧化钠的浓度和浸出反应的温度。
前面提到过,合金中含有多种镍铝相,在浸出过程中,NiAl3和Ni2Al3相之中所含的铝首先被反应掉,而NiAl相中含有的铝反应较慢,可以通过调整浸出时间保留,这就是为什么被称为“选择性浸出”。典型的活化雷尼镍中镍占85%的质量,这意味这有2/3的原子是镍。剩余的NiAl相中的铝可以帮助保持这种多孔的结构,为催化剂提供结构的稳定性和热的稳定性。
浸出反应所用的氢氧化钠的浓度要比较高,一般需达5摩尔/升,这样才能迅速将铝转化为溶于水的铝酸钠(Na[Al(OH)4]),而避免产生氢氧化铝沉淀。一旦产生氢氧化铝的沉淀,沉淀会堵塞已形成的孔洞,阻止其余的氢氧化钠溶液进入合金的路径,使得剩余的铝较难反应掉。这样会导致产品的多孔结构的表面积变小,催化活性降低。
在浸出过程中逐步形成的多孔结构具有强烈的缩小其表面积的倾向,会发生结构重排,孔壁彼此结合,使得多孔结构被破坏。而温度的升高会使得原子运动加快,加大了结构重排的趋势,所以雷尼镍的表面积和催化活性都随浸出反应温度的升高而下降,而如果浸出温度很低,又会使得浸出反应速度过慢,故常用的浸出反应温度介于70至100摄氏度。

雷尼镍

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