海綿鎳是一種具有三維空間網狀結構的金屬材料。這種以金屬鎳為主體的高比表面材料，其顆粒度在納米（nm）量級。且該材料在水中自發聚結，常溫下可損失表面積達70%。
基本介紹
- 中文名：海綿鎳
- 別名：骨架鎳
- 化學式：Ni
- 分子量：58.69
- CAS登錄號：7440-02-0
- EINECS登錄號：231-111-4
- 熔點：1453ºC
- 沸點：2732ºC
- 套用：催化劑載體
- 安全性描述：S24：避免接觸皮膚。
- 危險性符號：R17：在空氣中能夠自燃。
- UN危險貨物編號：UN1378/2881
簡介,製取工藝,材料性質,鑑別方法,套用,
簡介
海綿鎳是一種通過化學方法得到的比表面積為80-90mg（最高可達125mg）以Ni為主體的材料。此材料活性很高，當在空氣中保存，比表面很快衰減至1mg以下；在常溫下的水中，即可發生聚結，致使表面積損失70%，而在沸水中可損失90%。分散度較高的金屬鎳常作為多相加氫反應催化劑。因而海綿鎳常作為部分氧化反應的催化劑。
製取工藝
海綿金屬的製備有多種方法如澆鑄法、電沉積法、粉末沉積法、濺射沉積等方法。比較起來，電沉積法製備的海綿金屬基體輕、孔隙率高、韌性較好。電沉積法製備海綿鎳的技術通常使用的較為廣泛。
製備過程為：粗化-敏化-活化-化學鍍-電鍍-熱處理。
材料性質
（1）超細海綿鎳在水中可發生聚結，25℃下在水中置放三天損失表面積70%，在沸水中繼續放置3小時可損失表面積90%以上。
（2）粒度在納米量級，具有大比表面的固體，其超額表面自由能較高，因此穩定性差。在無外界物質存在時，其表面有自發收縮趨勢；在接觸可參預反應的物質時可發生劇烈反應。
鑑別方法
套用
運用於二氧化碳加氫合成甲醇
結構化催化劑是一種具有廣泛套用的催化劑，它具有幾何比表面積大、熱傳遞性能好、機械性能好、壓降低等優點，用於化工領域中的傳質和傳熱過程，可以大大提高熱效率，減少能量損失，減小反應器尺寸，對於節能減排具有重要意義。有研究者以海綿鎳（SN）為基礎製備了兩種CO2加氫結構化催化劑，分別進行了CO2加氫合成甲醇和CO2加氫合成CNFs的研究。
以海綿鎳為結構化載體，通過塗層和濕法浸漬製備了CO2加氫合成甲醇的催化劑Cu-ZnO/ZrO2/Al2O3/SN。實驗表明，在製備催化的過程中加入的聚乙烯醇（PVA）的含量為4wt%時，包裹在海綿鎳骨架的Al2O3層的粘附性能最佳，採用該工藝條件製備的結構化催化劑能很好地保持海綿鎳的骨架結構。
海綿鎳催化劑催化甲烷部分氧化
為了考察在天然氣部分氧化制合成氣中的套用前景，有研究者測試了在整體型海綿鎳催化劑上天然氣的部分氧化反應性能，結果表明：與甲烷為原料反應相比，天然氣部分氧化反應中甲烷轉化率略低，對CO、H2和CO2選擇性基本沒有影響，證明該催化劑具有較好的工業套用前景。
所得部分結論如下：
（1）整體型海綿鎳催化劑克服了一些負載型催化劑在高溫、大空速反應條件下的活性組分易流失的缺點，催化劑的穩定性提高。
（2）整體型海綿鎳催化劑在甲烷部分氧化反應中具有很好的催化活性，在n(CH4)：n(O2)= 1. 5、反應溫度950℃、空速1. 35× 105 h、催化劑床層高徑比0.75的最佳化工藝條件下，CH4轉化率約為90%，H2選擇性約為80%，CO選擇性約為90%。
