Raney nickel

rdf:langString Νικέλιο Ράνεϊ

rdf:langString Το νικέλιο Ράνεϊ, Ni-Raney ή και Raney nickel, (CAS number: 7440-02-0 για το Ni, 12003-78-0 για το κράμα NiAl) είναι στερεός καταλύτης ο οποίος παρασκευάζεται από λεπτότατα διαμερισμένο κράμα νικελίου (Ni) και αργιλίου (Al) που ονομάζεται κράμα Ράνεϊ. Η διαδικασία κατεργασίας του κράματος και η παρασκευή από αυτό του καταλύτη, περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1926 από τον Αμερικανό μηχανολόγο μηχανικό Μάρρεϊ Ράνεϊ (Murray Raney, 1885 – 1966) ως ένας εναλλακτικός καταλύτης υδρογονώσεων λιπών, ελαίων και κηρών. Ο λόγος Ni προς Al στο αρχικό κράμα είναι περίπου 1:1 όπως το υλικό που χρησιμοποίησε ο Ράνεϊ, αλλά μπορεί και να ποικίλει από 1:1 έως 4:1. Το νικέλιο Ράνεϊ χρησιμοποιείται σήμερα ευρύτατα ως μη στηριζόμενος (unsupported), δηλαδή που δε βρίσκεται προσκολλημένος σε κάποιο υπόστρωμα, ετερογενής καταλύτης σε πάρα πολλές οργανικές συνθέσεις και αντιδράσεις υδρογόνωσης που πραγματοποιούνται σε θερμοκρασία δωματίου, γεγονός πολύ σημαντικό ειδικά όταν τα αντιδρώντα είναι ασταθή και διασπώνται σε ψηλότερες θερμοκρασίες.Το νικέλιο Ράνεϊ παρασκευάζεται με απομάκρυνση του καταλυτικά αδρανούς αργιλίου από ένα κράμα του με το δραστικό καταλυτικά νικέλιο. Αυτό επιτυγχάνεται με κατεργασία του κράματος με ένα αντιδραστήριο που διαλύει και απομακρύνει επιλεκτικά μόνο το ένα συστατικό του κράματος. Το αντιδραστήριο αυτό μπορεί να είναι υδροξείδιο του νατρίου με μορφή πυκνού ή πολύ πυκνού υδατικού διαλύματος ή και σε στερεά μορφή. Το καταλυτικά δραστικό μέταλλο καθιζάνει από το διάλυμα σαν στερεό υπόλειμμα. Έτσι δημιουργείται πορώδης (σπογγώδης) δομή στο νικέλιο το οποίο αποκτά μεγάλη ειδική επιφάνεια (επιφάνεια ανά μονάδα μάζας, m2/g), η οποία προσφέρει μεγάλη καταλυτική ικανότητα.Σήμερα, με τον όρο «Νικέλιο Ράνεϊ» εννοούμε τόσο το αρχικό κράμα Ni-Al, που θεωρείται το μη ενεργοποιημένο υλικό, όσο και το προϊόν που προέρχεται από αυτό, περιέχει κυρίως Ni και θεωρείται ο ενεργοποιημένος (activated) καταλύτης. Επίσης πολλές φορές το όνομα «νικέλιο Ράνεϊ» χρησιμοποιείται και για καταλύτες παρόμοιας σύστασης, κατασκευής, δομής και χρήσεων που έχουν παρασκευαστεί ως υποκατάστατα του αυθεντικού καταλύτη και έχουν ορισμένα από τα πλεονεκτήματα (π.χ. μεγάλη επιφάνεια επαφής), όχι όμως και τα μειονεκτήματά του (π.χ. εύκολη ανάφλεξη στον αέρα). Παράλληλα χρησιμοποιείται και ο όρος «σπογγώδες νικέλιο» (spongy nickel) ο οποίος παραπέμπει στη μικροκρυσταλλική δομή του καταλύτη.Το νικέλιο Ράνεϊ αποτελεί πιθανόν τον πλέον χρησιμοποιημένο καταλύτη νικελίου και το σημαντικότερο εκπρόσωπο της κατηγορίας των «σκελετικών καταλυτών» (skeletal catalysts) οι οποίοι παρασκευάζονται με παραπλήσια, μεταξύ τους, τεχνική: Πρώτα δημιουργείται ένα κράμα αποτελούμενο από δύο μέταλλα σε περίπου ίσες αναλογίες. Το ένα μέταλλο είναι το επιθυμητό καταλυτικό υλικό όπως Ni, Cu, Co, Ru, Fe, Ag, Pt, Pd, Rh, Ir κ.ά. και το άλλο μπορεί να διαλυτοποιηθεί εύκολα σε υδροξείδιο και είναι συνήθως το Al. Το κράμα συνθλίβεται και διαλύεται στο πυκνό υδροξειδίο οπότε διαλύεται επιλεκτικά το ευδιάλυτο μέταλλο αφήνοντας πίσω του το καταλυτικό μέταλλο με σπογγγώδη και πορώδη πλέον δομή. Μετά τη μελέτη και την ανάπτυξη καταλυτών Ράνεϊ με νικέλιο, επινοήθηκαν και άλλοι σκελετικοί καταλύτες προερχόμενοι από κράματα του αργιλίου με άλλα μέταλλα όπως χαλκός, παλλάδιο, κοβάλτιο, λευκόχρυσος, σίδηρος που αναφέρονται ως «κοβάλτιο Ράνεϊ» (Co-Raney), «χαλκός Ράνεϊ» (Cu-Raney) κλπ. τα οποία δεν έχουν την πληθώρα των εφαρμογών του Ni-Raney. Επίσης, αντί για αργίλιο έχουν χρησιμοποιηθεί και άλλα μη δραστικά καταλυτικά μέταλλα όπως το μαγνήσιο ή ο ψευδάργυρος.Περαιτέρω έρευνα έδειξε ότι η προσθήκη μικρής ποσότητας ενός τρίτου μετάλλου, που ονομάζεται «ενισχυτής» ή «προωθητής» (promoter), στο αρχικό κράμα Ράνεϊ όπως μολυβδαινίου, σιδήρου, χρωμίου κ.ά. αυξάνει την καταλυτική δράση του Ni-Raney.