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    铂族金属知识科普—“钯”

            2023-03-15 03:40:57        765次浏览

    钯(Palladium),是第五周期Ⅷ族铂系元素,元素符号为Pd。单质为银白色,质软,有良好的延展性和可塑性。块状金属钯易吸收大量氢气,使体积胀大,变脆乃至破裂成碎片。

    1803年由英国化学家武拉斯顿从铂矿中发现,是航天、航空等高科技领域以及汽车制造业不可缺少的关键材料。

    2. 化学性质

    钯晶体结构为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。晶胞参数a=389.07pm、b=389.07pm、c=389.07pm、α=90°、β=90°、γ=90°。电子层排布2-8-18-18。

    钯在空气中加热时,当温度位于350-790°C,表面生成氧化层,但高于此温度时,氧化层又分解成金属,表面恢复金属光泽。钯是铂族金属中抗腐蚀性能差的金属。硝酸能溶解钯,尤其是当存在氯化物络合物时,如王水,钯更易腐蚀溶解。若钯中含有其他铂族元素时,将增强钯的抗蚀性。钯容易形成配位化合物,如K2[PdCl4]、K4[Pd(CN)4]、(Na2PdCl4)和Pd(NH3)4Cl2等。

    3. 钯的用途

    钯主要应用于航空航天、化工、电子和首饰等领域,具体应用如下:

    (1)属于航天、航空、航海、兵器和核能等高科技领域以及汽车制造业不可缺少的关键材料。

    (2)化学工程中作为主要催化剂:氧化钯(PdO)和氢氧化钯(Pd(OH)2)作为钯催化剂的来源;氯化钯、四硝基钯酸钠(Na2Pd(NO3)4)和其他络盐用于电镀行业。

    (3)钯金可制作电子及牙科医疗器具,可与钌、铱等形成合金,提高电阻率、硬度和强度,用于制造精密电阻等。

    (4)钯金制成的首饰,不仅具有铂金般自然天成的迷人光彩,而且经得住岁月的磨砺,历久如新。

    4. 钯资源及二次循环利用

    全世界70%的钯主要分布在俄罗斯。由于中国钯的矿产资源匮乏,因而从钯的二次资源中回收钯,就显得十分重要战略意义。含有钯二次资源主要包括:汽车废催化剂,钯炭废催化剂,废钯电镀液,含钯废电子元器件(集成电路板、接点、触点,废电子浆料)等。

    由于钯的二次资源种类繁多,需要根据不同的二次资源原料特性制定合理回收工艺。对于氧化铝载钯废催化剂,汽车废催化剂等废催化剂,一般采取“选择性溶解载体→不溶渣→溶解贵金属→分离提纯”的工艺技术路线。对于钯炭废催化剂、废电子浆料,采用“焙烧→溶解贵金属→分离提纯”的工艺技术路线。对于废钯电镀液,采用“置换→溶解贵金属→分离提纯” 的工艺技术路线。总之,任何回收工艺,都必须要有完善的环保设施,例如焙烧炉要配备完善的收尘设施,废气、废水经过处理达标后才能排放。

    5. 相关产品

    (1)钯膜

    通常由钯合金轧制而成,可制成膜片,简称钯膜。膜厚通常为50~100微米。主要用于氢气的纯化,其原理是溶解—扩散模式,扩散的驱动力为膜两侧氢分压差。

    (2)钯管

    钯合金管俗称钯管,用于氢气纯化。纯钯的机械性能差、易氢脆,故钯管的材料一般在钯中添加适量的IB和VIII族元素,制成钯合金,改善钯的机械性能。常用的钯管材料中,银约占25%,其他成分(如金等)的含量<5%。

    (3)其它钯合金

    钯合金是钯与其他元素组成的合金。Pd-Au合金,含20%以上Au的钯合金不溶于硝酸,由于熔点高和耐腐蚀,主要用于制造化工器皿。Pd-Ag合金,含Ag50%以下钯合金,其耐蚀性接近于钯,含50%Ag和10%Pt(Au)的Pd-Ag合金用于制造光学仪器耐蚀零件和表壳。Pd-Ir合金,由于Ir能显著提高Pd的耐蚀性,主要用作电接触点材料。

    (4)钯系化合物

    钯系化合物主要包括醋酸钯、二氯四氨钯、氯化钯、硝酸钯等,其产品标准号分别为YS/T 929-2013、YS/T 930-2013、GB/T 8185-2004、YS/T 931-2013。醋酸钯属于典型的在有机溶剂中可溶解的钯盐,能够广泛地用于诱导或催化各种类型的有机合成反应。二氯四氨钯属于可合成多种钯化合物的原料,大量用来配制钯镀槽液。氯化钯用于制备特种催化剂、分子筛,也可用作配制非导体材料的镀层。硝酸钯用作分析试剂、催化剂和氧化剂,也用于氯和碘的分离,属于合成多种钯化合物和催化剂的原料。

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