非贵金属镍催化剂的合成方式

A. 镍催化剂的镍基催化剂

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，留下了很干燥的活化后的雷尼镍.具有大小不一的微孔。 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。我们所说的骨架镍，原料是镍铝合金，用氢氧化钠处理该合金：
2Ni-Al+2NaOH+2H2O=2Ni+2NaAlO2+3H2
雷尼镍主要用于不饱和化合物，如烯烃，炔烃，腈，二烯烃，芳香烃，含羰基的物质，乃至具有不饱和键的高分子的氢化反应。使用雷尼镍进行氢化有时甚至不需要特意加入氢气，仅凭活化后的雷尼镍中吸附的大量氢气即可完成反应。反应后得到的是顺位氢化产物。另外，雷尼镍也可以用于杂原子-杂原子键的还原。除了作为催化剂加氢，雷尼镍还将充当试剂参与有机含硫化合物如硫缩酮的脱硫生成烃类的反应。
镍催化剂呈现出很高的加氢活性，由于其催化活性好，机械强度高，对毒物不敏感，导热性好等优点，不仅应用于各种不饱和烃的加氢，而且也是脱氢、氧化脱卤、脱硫等某些转化过程中的良好催化剂，使用于石油、化工、制药、油脂、香料、双氧水、合成纤维，特别是在山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇等工业上得到了广泛应用。

B. 雷尼镍催化剂活性 丙酮吸氢法 计算公式

需要计算公式 丙酮吸氢法

C. 简要说明三种聚乙烯各自的合成机理、操作条件以及使用的催化剂种类有何不同

高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。
低密度聚乙烯度聚乙烯（LDPE）是一种塑料材料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。 LDPE主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品，医疗器具，药品和食品包装材料，吹塑中空成型制品等。
产品性能线性低密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒，密度为0.918～0.935g/cm3。它与LDPE相比，具有较高的软化温度和熔融温度，有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点，还具有良好的耐环境应力开裂性，耐冲击强度、耐撕裂强度等性能。并可耐酸、碱、有机溶剂等。
用途适用于制作农膜、包装薄膜、复合薄膜、管材、中空容器、电线、电缆绝缘层等。包装与储运 产品装于聚乙烯重包薄膜袋内，外包装为聚丙烯编织袋，每袋净重25kg。贮存仓库应保持清洁、干燥、阴凉和通风良好。可用火车、汽车、轮船、飞机等运输。可按非危险品运输。运输工具应保持清洁、干燥，不得有铁钉等尖锐物。贮运过程中应注意防火、防水、防晒、防尘和防污染等。装卸时不得使用铁钩。

D. 实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等）生产Ni2O3．其工艺流程为

（1）由于含镍催化剂中含有氧化钡，能和稀硫酸反应生成白色沉淀硫酸钡，所以根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为BaSO₄；由于随着温度升高，Ni²⁺的水解程度增大，从而导致镍的浸出率降低，浸出渣中Ni（OH）₂含量增大，
故答案为：BaSO₄； 温度升高，Ni²⁺的水解程度增大；
（2）由于CuS、S灼烧后溶于稀硫酸中生成硫酸铜，所以副产品应该是胆矾，即CuSO₄?5H₂O，
故答案为：CuSO₄?5H₂O；
（3）由于用氢氧化钠溶液调节溶液的pH值，容易引入杂质，所以方案是错误的；正确的操作应该是在调节pH前，应先在滤液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，
故答案为：方案错误；在调节pH前，应先在滤液中加入H₂O₂，使溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（4）根据常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^-11可知，溶液中F^-浓度为3×10^-3 mol?L^-1，则Ca²⁺的浓度为

E. 催化剂载体负载贵金属有哪些方法

我回收含稀贵金属的催化剂 中间体 等一切贵金属废料

F. 兰尼镍的制备

商业上，生产兰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。[6]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”[7] 。
镍-铝相图，标出了和浸出反应密切的NiAl3、Ni2Al3和NiAl相 兰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。商业化的兰尼镍的平均镍接触面积是100 m² /g。[8] 。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”。典型的活化兰尼镍中镍占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。[9] 兰尼镍主要用于不饱和化合物，如烯烃[10]，炔烃，腈[11]，二烯烃，芳香烃，含羰基的物质，乃至具有不饱和键的高分子[12]的氢化反应。使用兰尼镍进行氢化有时甚至不需要特意加入氢化，仅凭活化后的兰尼镍中吸附的大量氢气即可完成反应。反应后得到的是顺位氢化产物。[13]另外，兰尼镍也可以用于杂原子-杂原子键的还原[14]。一个典型的使用兰尼镍加氢的反应如下：
在这个反应中苯被加氢还原为环己烷。由于芳香族化合物的特殊稳定性，直接氢化还原很困难。但是使用兰尼镍可以加快反应速度。其他非均相催化剂,如铂族元素组成的催化剂,可以达到类似的效果，但生产费用昂贵。还原之后得到的环己烷可以被氧化成己二酸，己二酸作为原料用于工业生产聚酰胺如尼龙等。 除了作为催化剂加氢，兰尼镍还将充当试剂参与有机含硫化合物如硫缩醛的脱硫生成烃类的反应。
生成的硫化亚镍将沉淀下来，通过蒸馏，可以与易挥发的乙烷很容易分离。兰尼镍还用于噻吩脱硫同时氢化生成饱和化合物。[15]但这一类反应的机理至今还未有明确解释。[16]

G. 合成气的生产方法

第二次世界大战前，合成气主要是以煤为原料生产的;战后,主要采用含氢更高的液态烃（石油加工馏分）或气态烃（天然气）作原料。1970年代以来，煤气化法又受到重视，新技术及各种新的大型装置相继出现，显示出煤在合成气原料中的比重今后将有可能增长，但主要从烃类生产合成气，所用方法主要有蒸汽转化和部分氧化两种。 主要反应为：
主要工艺参数是温度、压力和水蒸气配比。由于此反应是较强的吸热反应，故提高温度可使平衡常数增大，反应趋于完全。压力升高会降低平衡转化率。但由于天然气本身带压，合成气在后处理及合成反应中也需要一定压力，在转化以前将天然气加压又比转化后加压经济上有利，因此普遍采用加压操作，同时增加水蒸气用量以提高甲烷转化率。高水蒸气用量也可防止催化剂上积炭。除上述主要反应外，还有下列反应发生：
此两反应均为放热反应。
在温度 800～820℃、压力2.5～3.5MPa、H2O/C摩尔比3.5时，转化气组成（体积%）为：CH410、CO10、CO210、H269、N21。
为在工业上实现天然气蒸汽转化反应，可采用连续转化和间歇转化两种方法。
①连续蒸汽转化流程这是现有合成气的主要生产方法(图1)。在天然气中配以0.25%～0.5%的氢气，加热到380～400℃时,进入装填有钴钼加氢催化剂和氧化锌脱硫剂的脱硫罐，脱去硫化氢及有机硫，使总硫含量降至0.5ppm以下。原料气配入水蒸气后于 400℃下进入转化炉对流段，进一步预热到 500～520℃,然后自上而下进入各支装有镍催化剂的转化管，在管内继续被加热，进行转化反应，生成合成气。转化管置于转化炉中，由炉顶或侧壁所装的烧嘴燃烧天然气供热(见天然气蒸汽转化炉)。转化管要承受高温和高压，因此需采用离心浇铸的含25%铬和20%镍的高合金不锈钢管。连续转化法虽需采用这种昂贵的转化管，但总能耗较低，是技术经济上较优越的生产合成气的方法。
合成气
②间歇蒸汽转化流程亦称蓄热式蒸汽转化法。采用周期性间断加热来补充天然气转化过程所需的反应热（图2）。过程可分为两个阶段：首先是吹风（升温、蓄热）阶段：一部分天然气首先作为燃料与过量空气在燃烧炉内进行完全氧化反应，产生1300℃左右的高温烟气，经第一、二蓄热炉进入转化炉，从上而下穿过催化剂层，使催化剂吸收一部分热量。同时，烟气中的残余氧与催化剂中的金属镍发生氧化反应放出大量的热，进一步提高床层温度。烟气从转化炉底部出来时约850℃左右,经回收热量后放空。然后是制气阶段：作为原料的天然气与水蒸气（如生产合成氨则另加空气）经蓄热炉预热到950℃左右,进入催化剂床层进行蒸汽转化反应。从催化剂床层出来的气体，温度约 850℃左右，同样经回收热量后，存入合成气气柜。中国曾采用间歇蒸汽转化炉，建设了一批小型合成氨厂，这些厂不用昂贵的合金钢转化管，其主要设备为耐火材料衬里的圆筒型转化炉，结构简单，建设费用低廉。缺点是常压操作，设备庞大，占地多，操作费用较高。国际上还有用此法生产城市煤气的。 是50年代英国卜内门化学工业公司开发的，1959年建成第一座工厂。此法主要反应为：
在许多方面与天然气蒸汽转化相似。C/H比较高，更因其中除烷烃外，还有芳烃甚至少量烯烃，易生成炭而析出，因此必须采用抗析炭的催化剂。一般仍采用镍催化剂，而以氧化钾为助催化剂，氧化镁为载体。轻质油中含硫一般较天然气为高，而此催化剂对硫又很敏感，因此在蒸汽转化前，需先严格脱硫，并同时加氢。裂化轻油脱硫十分困难，极少用来制取合成气。用来制合成气的是直馏轻质油。由于轻质油价格较高，又有上述不利之处，因此只有在缺少天然气供应的地区，才发展以轻油原料的合成气生产。
部分氧化 天然气或轻质油蒸汽转化的主要反应为强吸热反应，反应所需热量由反应管外燃烧天然气或其他燃料供给，而部分氧化法则是把管内外反应合为一体。本法可不预脱硫，反应器结构材料比蒸汽转化法便宜。此外，更主要的优点是不择原料，几乎从天然气到渣油的任何液态或气态烃都能适用。 加入不足量的氧气，使部分甲烷燃烧为二氧化碳和水：
此反应为强放热反应。在高温及水蒸气存在下，二氧化碳及水蒸气可与其他未燃烧甲烷发生吸热反应：
所以主要产物为一氧化碳和氢气，而燃烧最终产物二氧化碳不多。反应过程中为防止炭析出，需补加一定量的水蒸气。这样做同时也加强了水蒸气与甲烷的反应。
天然气部分氧化可以在催化剂的存在下进行，也可以不用催化剂。
①非催化部分氧化天然气、氧、水蒸气在3.0MPa或更高的压力下，进入衬有耐火材料的转化炉内进行部分燃烧,温度高达1300～1400℃,出炉气体组成(体积%)约为:CO25、CO42、H252、CH40.5。反应器用自热绝热式。
②催化部分氧化使用脱硫后的天然气与一定量的氧或富氧空气以及水蒸气在镍催化剂下进行反应。当催化床层温度约900～1000℃、操作压力3.0MPa时,出转化炉气体组成（体积%）约为： CO27.5、CO25.5 、H267、CH4<0.5。反应器也采用自热绝热式，热效率较高。反应温度较非催化部分氧化法低。 各种重油，包括常压渣油、减压渣油及石油深度加工所得燃料油，都是部分氧化中常用的原料，其代表性反应为：
反应产物主要也是一氧化碳和氢气。反应条件为：1200～1370℃，3.2～8.37MPa,不用催化剂,每吨原料加入水蒸气量约为400～500kg。水蒸气起气化剂作用，同时可以缓冲炉温及抑制炭的生成。这种反应器（气化炉,图3）的出口气体用水直接急冷。该法的缺点是：①需要氧气或富氧空气，即需另设空气分离装置；②生成的气体比蒸汽转化法有更高的一氧化碳对氢气的比例;③使用重油部分氧化时有炭黑生成,这不但增加了消耗，还将影响合成气下一步处理和使用。使用油吸收除炭，炭与吸收油再循环返回气化炉的方法（图4）。 新型煤化工主要应用先进、高效的煤气化技术生产合成气，相比传统的煤化工，合成气具有压力高、惰性气含量低、杂质易脱除等，用途更为广泛。
煤气化工艺技术分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术三大类，各种气化技术均有其各自的优缺点，对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度也有差异。 气流床加压气化技术大都以纯氧作为气化剂，在高温高压下完成气化过程，粗煤气中有效气（CO+H2）含量高，碳转化率高，不产生焦油、萘和酚水等，是一种环境友好型的气化技术。气流床气化技术主要分为水煤浆气化技术和粉煤气化技术。

H. 所有的金属都可以当催化剂吗为什么那些特定的金属可以

对于能做催化剂的金属而言，一般需要其有较丰富的电子性质，有较大容易变形的电子云，这样利于接触反应物，同时松散的电子云也利于反应的产物的离去。因此，过渡金属（Ni、Pt、Pd、Ru）具有较好的催化性能，而主族金属作为催化剂的主要活性中心较少，因为主族金属元素倾向于失去或得到电子形成稳定，相对惰性的电子结构，不利于和反应底物发生作用。比如，Li，Na，K，Mg，Ca等，因而不能作为催化剂的主要活性成分。当然有些场合可以作为添加剂存在，改进催化剂的性能。

通常，金属作为主要活性中心的催化剂有多种形式，可以表现为零价态的金属催化剂、具有可变价态的金属氧化物催化剂、离子形式的金属配合物催化剂等等。

对于零价态的金属催化剂，金属一般是以零价形式存在，比如Ni、Pt、Pd、Ru等等。这类金属用于加氢的较多。段昊解释的加氢反应的中间产物图式，便是经典一例。

对于具有可变价态的金属氧化物催化剂，通常是用在氧化反应中。一般而言该金属化合价可变，利于反应过程中传递电子，实现氧化。比如锰的氧化物形式的催化剂。

另外，对于“Ni, Pt, Pd, Rh催化烯烃和氢气的加成反映？它们在周期表上是同一个副族，有什么关系吗？”不严格的话，可以理解为这类金属是同一个副族，因而电子性质在某些方面有相似性，表现在催化上都可以加氢。但具体上，加氢的活性是有区别。

I. 常用的工业催化剂的制备方法有哪些各自的有缺点及适用场合是什么

制造催化剂的每一种方法，实际上都是由一系列的操作单元组合而成。为了方便，人们把其中关键而具特色的操作单元的名称定为制造方法的名称。传统的方法有机械混合法、沉淀法、浸渍法、溶液蒸干法、热熔融法、浸溶法（沥滤法）、离子交换法等，近十年来发展的新方法有化学键合法、纤维化法等。
1．机械混合法
将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行，例如转化-吸收型脱硫剂的制造,是将活性组分（如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌）与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中，同时喷入计量的水。粉料滚动混合粘结,形成均匀直径的球体,此球体再经干燥、焙烧即为成品。乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂,是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混合压片成型、焙烧制成的。利用此法时应重视粉料的粒度和物理性质。
2．沉淀法
此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。在制造多组分催化剂时，适宜的沉淀条件对于保证产物组成的均匀性和制造优质催化剂非常重要。通常的方法是在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂（如碳酸钠、氢氧化钙），经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、焙烧(或活化)，即得最终产品。如果在沉淀桶内放入不溶物质（如硅藻土），使金属氧化物或碳酸盐附着在此不溶物质上沉淀，则称为附着沉淀法。沉淀法需要高效的过滤洗涤设备，以节约水，避免漏料损失。
3．浸渍法
将具有高孔隙率的载体（如硅藻土、氧化铝、活性炭等）浸入含有一种或多种金属离子的溶液中，保持一定的温度，溶液进入载体的孔隙中。将载体沥干，经干燥、煅烧，载体内表面上即附着一层所需的固态金属氧化物或其盐类(图1)。浸渍法可使催化活性组分高度分散,并均匀分布在载体表面上,在催化过程中得到充分利用。制备含贵金属（如铂、金、锇、铱等）的催化剂常用此法，其金属含量通常在 1％以下。制备价格较贵的镍系、钴系催化剂也常用此法，其所用载体多数已成型，故载体的形状即催化剂的形状。另有一种方法是将球状载体装入可调速的转鼓(图2)内，然后喷入含活性组分的溶液或浆料，使之浸入载体中，或涂覆于载体表面。
4．喷雾蒸干法
用于制颗粒直径为数十微米至数百微米的流化床用催化剂。如间二甲苯流化床氨化氧化制间二甲腈催化剂的制造，先将给定浓度和体积的偏钒酸盐和铬盐水溶液充分混合,再与定量新制的硅凝胶混合,泵入喷雾干燥器内，经喷头雾化后，水分在热气流作用下蒸干，物料形成微球催化剂，从喷雾干燥器底部连续引出。
5．热熔融法
热熔融法是制备某些催化剂的特殊方法，适用于少数不得不经过熔炼过程的催化剂，为的是借助高温条件将各个组分熔炼称为均匀分布的混合物，配合必要的后续加工，可制得性能优异的催化剂。这类催化剂常有高的强度、活性、热稳定性和很长的使用寿命。主要用于制造氨合成所用的铁催化剂。将精选磁铁矿与有关的原料在高温下熔融、冷却、破碎、筛分，然后在反应器中还原。
6．浸溶法
从多组分体系中，用适当的液态药剂（或水）抽去部分物质，制成具有多孔结构的催化剂。例如骨架镍催化剂的制造,将定量的镍和铝在电炉内熔融,熔料冷却后成为合金。将合金破碎成小颗粒，用氢氧化钠水溶液浸泡，大部分铝被溶出（生成偏铝酸钠），即形成多孔的高活性骨架镍。
7．离子交换法
某些晶体物质（如合成沸石分子筛）的金属阳离子（如Na）可与其他阳离子交换。 将其投入含有其他金属（如稀土族元素和某些贵金属）离子的溶液中，在控制的浓度、温度、pH条件下，使其他金属离子与 Na进行交换。由于离子交换反应发生在交换剂表面，可使贵金属铂、钯等以原子状态分散在有限的交换基团上，从而得到充分利用。此法常用于制备裂化催化剂，如稀土-分子筛催化剂。
8．发展中的新方法
①化学键合法。近十年来此法大量用于制造聚合催化剂。其目的是使均相催化剂固态化。能与过渡金属络合物化学键合的载体，表面有某些官能团(或经化学处理后接上官能团)，如-X、-CH2X、-OH基团。将这类载体与膦、胂或胺反应，使之膦化、胂化或胺化,然后利用表面上磷、砷或氮原子的孤电子对与过渡金属络合物中心金属离子进行配位络合，即可制得化学键合的固相催化剂，如丙烯本体液相聚合用的载体——齐格勒－纳塔催化剂的制造。②纤维化法。用于含贵金属的载体催化剂的制造。如将硼硅酸盐拉制成玻璃纤维丝，用浓盐酸溶液腐蚀，变成多孔玻璃纤维载体，再用氯铂酸溶液浸渍，使其载以铂组分。根据实用情况，将纤维催化剂压制成各种形状和所需的紧密程度，如用于汽车排气氧化的催化剂，可压紧在一个短的圆管内。如果不是氧化过程，也可用碳纤维。纤维催化剂的制造工艺较复杂，成本高。

J. 常见金属催化剂为铁钴镍以及贵金属，他们的毒性是怎么样的怎么预防

一般的金属属于微量元素 没有毒性,只有重金属才有毒性,因为重金属会破坏蛋白质,而蛋白质是人体需要的重要物质. 请不要食用重金属,如果在工厂工作,一定要洗干净手,