鈀(Palladium),是第(dì)五周期Ⅷ族鉑係元素,元素符號為Pd。單質為銀(yín)白色,質軟,有良好的延展(zhǎn)性(xìng)和可(kě)塑性。塊狀(zhuàng)金(jīn)屬鈀易(yì)吸收大量氫氣,使體積(jī)脹大,變脆乃至破裂成碎片。
圖1鈀金屬(shǔ)
1803年(nián)由英國化學(xué)家武拉斯頓從鉑礦中發現,是航(háng)天、航空等高科技(jì)領域以(yǐ)及汽車(chē)製造業不可缺少的關鍵材料(liào)。
1. 物理性質
原子序(xù)數: |
46 |
熔點: |
1554°C |
質子數(shù): |
46 |
沸點: |
2970°C |
原子量: |
106.42 |
密度(20°C): |
12.02g/cm3 |
莫氏硬度: |
4.75 |
聲傳速率: |
3070m/s |
晶體結構: |
麵心立方 |
化合價 |
+2、+4 |
2. 化學性質
鈀晶體結構為(wéi)麵心(xīn)立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。晶胞參數a=389.07pm、b=389.07pm、c=389.07pm、α=90°、β=90°、γ=90°。電子層排布2-8-18-18。
鈀在空氣中加熱時,當溫度位於350-790°C,表麵生成氧化層(céng),但高於此溫度時,氧(yǎng)化層(céng)又分解成金屬,表麵恢複金屬光澤。鈀是鉑族金屬中抗腐蝕性能最差的金屬。硝(xiāo)酸能溶(róng)解鈀,尤其是當存在氯化物絡合物(wù)時(shí),如王水(shuǐ),鈀更易(yì)腐蝕溶解。若鈀中含有其他鉑族元素時,將(jiāng)增強鈀的抗蝕性。鈀容易形成配(pèi)位化(huà)合物,如K2[PdCl4]、K4[Pd(CN)4]、(Na2PdCl4)和Pd(NH3)4Cl2等。
3. 鈀的用途
鈀主要應用於航空航天、化工、電子和首飾等領域,具體應用如下:
(1)屬於航天、航空、航海、兵器和核(hé)能等高(gāo)科技領(lǐng)域以及汽車製造(zào)業不可缺少(shǎo)的關鍵材料。
(2)化學工(gōng)程中作為主要催化劑:氧化鈀(PdO)和氫氧化鈀(bǎ)(Pd(OH)2)作為(wéi)鈀催化劑的來源;氯化鈀、四硝基鈀酸鈉(Na2Pd(NO3)4)和其他絡鹽(yán)用於電鍍行業。
(3)鈀金可製作電(diàn)子及牙科醫療器具,可(kě)與釕、銥等形成合金,提高電阻率、硬度和強度,用於製造精密(mì)電阻等。
(4)鈀金製成的首飾,不僅具有鉑金般自然天成的迷人光彩,而且經得住(zhù)歲月(yuè)的磨礪,曆久如新。
4. 鈀資(zī)源(yuán)及二次循環利用
全世界70%的鈀主要分布在俄羅(luó)斯。由於中國(guó)鈀的礦產資源匱乏,因而從鈀的二次資源中回收鈀,就顯得十分重要戰略意義。含有鈀二次資源主要包(bāo)括:汽車廢催(cuī)化劑,鈀炭廢催化劑,廢鈀電鍍液,含鈀廢電子元器件(集成電路板(bǎn)、接點、觸點,廢電子漿料)等。
由於(yú)鈀的二(èr)次資源種類(lèi)繁多,需要根據不同的二次資源原料特性製(zhì)定合理回收工藝。對於氧化鋁載鈀廢催化劑,汽車廢(fèi)催化劑等(děng)廢(fèi)催化劑,一般采取“選擇性溶解載體→不溶渣→溶解貴金屬→分離提純”的工藝技術路線(xiàn)。對(duì)於鈀炭廢催化劑、廢電子漿料,采用“焙燒→溶解貴(guì)金屬→分離提純”的工藝技術(shù)路(lù)線。對於廢鈀電鍍液,采用“置換(huàn)→溶解貴金屬→分離提(tí)純” 的工藝技術路線。總之,任何回收工(gōng)藝,都必須要有完善的環保設施,例如焙燒爐要(yào)配備完善的收塵設施,廢氣、廢水經過處理達標後才能排放。
5. 相關產品(pǐn)
(1)鈀膜
通常(cháng)由鈀合金軋製而成,可製成膜片,簡稱鈀膜。膜厚通常為50~100微米。主要(yào)用於氫氣的純化,其原理是溶解(jiě)—擴散模式(shì),擴散的驅動力為膜兩側氫分壓差。
圖2鈀膜的氫氣選透機(jī)製
(2)鈀管
鈀合金管俗稱鈀管,用於氫氣純化。純鈀的機械性能差、易氫脆(cuì),故鈀管的材料一般在鈀中添加適量的IB和VIII族元素,製成鈀合金,改善鈀的機械性能。最常用的鈀管材料中,銀約占(zhàn)25%,其他成分(如金等)的含量<5%。
圖(tú)3鈀合金管
(3)其(qí)它鈀合金
鈀合金是鈀與其他元素組成的合金。Pd-Au合金,含20%以上Au的鈀合金不溶(róng)於(yú)硝酸,由於熔點高和耐腐蝕,主要用於製造化工器皿。Pd-Ag合金,含Ag50%以下(xià)鈀合金,其耐(nài)蝕性接(jiē)近於鈀,含50%Ag和10%Pt(Au)的Pd-Ag合金(jīn)用於製造光學儀器耐蝕零件和表(biǎo)殼。Pd-Ir合金,由於(yú)Ir能顯著提高Pd的耐蝕性,主要用作電接觸點材料。
(4)鈀係化合物
鈀係化合物主要包括醋酸鈀、二氯四氨鈀(bǎ)、氯化鈀、硝酸鈀等(děng),其(qí)產品標(biāo)準號(hào)分別為YS/T 929-2013、YS/T 930-2013、GB/T 8185-2004、YS/T 931-2013。醋酸鈀屬於典型的在有機溶劑(jì)中可溶解的鈀鹽,能(néng)夠廣(guǎng)泛地用於誘導或催化各種類(lèi)型的有機合成反應(yīng)。二氯四氨鈀屬於可合成多種鈀化合物的(de)原料,大量用來配製鈀鍍槽液。氯化鈀(bǎ)用於製備特種催化劑、分子篩,也可用作配製非導體材料的鍍層。硝酸鈀用作分析試劑、催化劑和(hé)氧化劑(jì),也用於(yú)氯和(hé)碘的分離,屬於合成多種鈀化合物和催化劑的原料。