鈀(Palladium),是第五周期Ⅷ族鉑係元素,元素符號(hào)為Pd。單質(zhì)為銀白色,質軟,有(yǒu)良(liáng)好(hǎo)的延展(zhǎn)性和可塑性。塊狀金屬鈀易(yì)吸收大量(liàng)氫氣,使體積脹大,變脆乃至破裂(liè)成(chéng)碎片。
圖1鈀金屬
1803年由英國化(huà)學家武拉斯頓從鉑礦中發現,是航(háng)天、航(háng)空(kōng)等高科技(jì)領(lǐng)域以及汽車製造業不可缺少(shǎo)的關鍵材料。
1. 物理性質
原子序數: |
46 |
熔點: |
1554°C |
質子數: |
46 |
沸點: |
2970°C |
原(yuán)子(zǐ)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(hé)價(jià) |
+2、+4 |
2. 化學性質
鈀晶(jīng)體結構為麵心立方晶胞,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(biǎo)麵生成(chéng)氧化層,但高於此溫度時,氧(yǎng)化層又分解成金屬,表麵恢(huī)複金屬光(guāng)澤。鈀是(shì)鉑族金屬中抗(kàng)腐(fǔ)蝕性能最差的金屬。硝酸能溶解鈀,尤其是當存在氯化物絡合物時,如王水,鈀更(gèng)易腐蝕溶解。若鈀中含有其他鉑族元素時,將增強鈀的抗蝕性。鈀容易形(xíng)成配位化合物,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(kōng)航天(tiān)、化工、電子和首飾等領域,具體應用(yòng)如下:
(1)屬於航天、航空、航海、兵(bīng)器和核能等高科技領(lǐng)域以及汽車製造業不可缺少的關鍵材料。
(2)化學工程中(zhōng)作為主要催化劑:氧化鈀(PdO)和氫氧化鈀(bǎ)(Pd(OH)2)作為鈀催化劑(jì)的來源;氯化鈀、四硝基鈀酸鈉(Na2Pd(NO3)4)和其他絡鹽用於電鍍行業。
(3)鈀金可製作電子及(jí)牙科醫療器具,可與釕、銥等(děng)形成(chéng)合金,提高電阻率、硬(yìng)度和(hé)強度,用於(yú)製造精密電阻等。
(4)鈀金製(zhì)成的首飾,不僅具有鉑金般(bān)自然天成的迷(mí)人光彩,而且(qiě)經得住(zhù)歲月(yuè)的磨礪,曆久如新。
4. 鈀資源及二次循環利用
全世(shì)界(jiè)70%的鈀主要分(fèn)布在俄羅斯。由於中國鈀(bǎ)的礦產資(zī)源匱乏,因而從鈀的二次(cì)資(zī)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括:汽車廢催化劑,鈀炭廢催化劑,廢鈀電鍍液,含鈀廢電子元器件(集成電路板、接點、觸點,廢電子漿料)等。
由於鈀的二次(cì)資(zī)源(yuán)種類繁多,需要根據(jù)不同的二次資源原料特性製定合理回收工藝。對於氧化鋁(lǚ)載鈀廢催化劑,汽車廢催化劑等廢催化劑,一般采取“選擇性溶解載(zǎi)體(tǐ)→不溶渣→溶解貴金屬→分離提(tí)純”的工藝技術路線。對於鈀炭廢催化劑、廢電子漿料(liào),采用“焙燒→溶解貴金屬→分離提純”的工藝技術路線。對於廢鈀電鍍液,采用(yòng)“置換→溶解(jiě)貴金屬→分離提純” 的工藝技(jì)術路(lù)線(xiàn)。總之,任何回收工(gōng)藝,都必須要有完善的環保設施,例如焙燒爐要配備完善(shàn)的收塵設施,廢氣、廢(fèi)水經過處理達標後才能排放。
5. 相關產品
(1)鈀膜(mó)
通常由(yóu)鈀合金軋製而成,可製成膜片,簡稱鈀膜。膜厚通常為50~100微(wēi)米。主要用於氫氣的(de)純化,其原(yuán)理是(shì)溶解—擴散模式,擴散的驅(qū)動(dòng)力為膜(mó)兩側氫分壓差。
圖(tú)2鈀膜(mó)的氫氣選透機製
(2)鈀管
鈀合金管俗稱鈀管,用於氫(qīng)氣純化。純鈀的(de)機械性能差、易氫脆,故鈀(bǎ)管的材料一般在鈀中添加適量的IB和VIII族元素,製成鈀(bǎ)合金,改善鈀的(de)機(jī)械性能。最常(cháng)用的鈀管材料中,銀約占25%,其他成分(如金等)的含量(liàng)<5%。
圖3鈀合金管
(3)其(qí)它鈀(bǎ)合金(jīn)
鈀合金是鈀與其他元素組成(chéng)的合金。Pd-Au合金,含20%以上Au的鈀合金不溶於(yú)硝酸,由於熔點高和(hé)耐腐蝕,主要用於製造化工器皿。Pd-Ag合金,含Ag50%以下鈀合金,其耐蝕性接近於鈀,含50%Ag和10%Pt(Au)的Pd-Ag合金用於製造光學儀器耐蝕零件和表殼。Pd-Ir合金,由於Ir能顯著提(tí)高Pd的耐蝕性,主(zhǔ)要用作電接觸(chù)點(diǎn)材(cái)料。
(4)鈀係化合物
鈀係化合物主(zhǔ)要包(bāo)括醋酸鈀、二氯(lǜ)四氨鈀、氯化鈀、硝酸鈀等,其產品標準號分別為YS/T 929-2013、YS/T 930-2013、GB/T 8185-2004、YS/T 931-2013。醋酸鈀屬於(yú)典型的在有機(jī)溶劑中可溶解的鈀鹽,能夠廣泛(fàn)地用於誘導或催化(huà)各種類型的有機合成反應。二氯四氨鈀屬於可合成(chéng)多種鈀化合物(wù)的原(yuán)料,大量用來配製鈀鍍槽(cáo)液。氯化鈀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(dù)層。硝酸鈀用作分析試(shì)劑、催化劑和氧化劑,也用於氯和碘的分離,屬於合成(chéng)多種鈀化合物和催化劑的原料。