贵金属小知识——钯

发表时间:2024-07-10 10:16

1803年,英国化学家武拉斯顿从铂矿中又发现了一个新元素。他将天然铂矿溶解在王水中,除去酸后,滴加氰化汞(Hg(CN)2)溶液,获得黄色沉淀。将硫磺、硼砂和这个沉淀物共同加热,得到光亮的金属颗粒。他称它为palladium(钯),元素符号定为Pd。这一词来自当时发现的小行星智神星Pallas,源自希腊神话中司智慧的女神巴拉斯Pallas

钯(Palladium),是第五周期族铂系元素,元素符号Pd。处在现代元素周期表的中心位置。单质钯为银白色过渡金属,质软,有良好的延展性和可塑性,能锻造、压延和拉丝。块状金属钯能吸收大量氢气,使体积显著胀大,变脆乃至破裂成碎片。

据美国地质调查局统计,全球已经探明的钯储量约为217吨,主要分布在俄罗斯、南非、加拿大和美国等地,例如南非的Bushveld杂岩体,俄罗斯的Norilsk矿床和美国的Stillwater矿床。全球铂族元素储量九成都来自南非地区,俄罗斯和加拿大的储量相对很少,而中国的储量更是微乎其微。

应用方向

1)催化剂

A加氢催化剂

催化加氢工艺是现代石油加工的一个重要过程,可以改善产品质量同时减少大气污染。由于钯元素独特的吸收氢气的能力,使其成为石油添加氢气的主要催化剂。在适当的条件下,钯能吸收超过自身体积900倍的氢气。在与氢气反应的过程中,钯会膨胀,形成更硬、更强,韧性更弱的金属或类合金氢化物。由于加热的钯管不可作为半透膜渗透其他气体,只有氢可以在高温下快速通过钯,因此钯元素可以用于氢气净化。如今,使用钯银合金制成的分散膜,可以得到高纯度氢气,以用于半导体工业等需要氢气的地方。

钯碳催化剂就是一种常用的加氢催化剂,被广泛用于羰基、烯烃、硝基和亚硝基加氢等领域。

B 汽车尾气转换催化剂

目前钯最重要的用途就是催化汽车尾气转换。邓莎和周键(2020)认为现在最主流的应用技术就是共同利用铂、钯和铑作为三元催化剂。原理是借助铂族金属高的催化活性和稳定性,可使尾气中的COHCNOX转变成为对人体无害的化合物,以保护环境。

C医学化学催化剂

钯 (Pd) 催化剂在有机合成C-C键和C-N键中是必要的并且最有前途的催化剂。C-C键的形成是天然生物分子涉及的最基本、最重要的转化,在构建生物实体的有机分子中发挥着惊人的作用。因为钯使用时简单且高效,反应所需条件也很容易满足,这些优点使其成为催化药物合成的理想选择。目前钯催化交叉偶联反应技术已在医药生产和电子工业等领域得到广泛应用。

D电催化剂

钯元素可以与铂(Pt)共同作为质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的主要电催化剂。随着电动汽车大规模进入人们的生活中,对燃料电池需求越来越大。是一种环保的电源,能在没有燃料燃烧的情况下通过化学反应生成水、电能和热量。而PEMFCs是用聚合物电解质膜将燃料电池阳极和阴极隔开,具有启动快、操作温度低的特点。为了加速缓慢的反应,电极中经常采用Pt基催化剂。但是由于铂金价格的持续上涨,使得这类催化剂无法大面积推广,现在人们致力于研究铂的替代金属,钯就是一种较为理想的解决方法(Stassi et al., 2013)。

2耐腐蚀材料

A电镀材料

工业原件离不开电镀,其目的是为了改善材料的外观,同时赋予材料表面的各种物理化学性能,如耐蚀性、耐磨性、钎焊性以及导电、磁、光学性能等。金镀层在上世纪就被广泛应用于电子工业,随着电子工业的发展需求量越来越大,代金材料就成为了研发热点。虽然钯的价格远远高于黄金,但由于其性能如硬度﹑延展性、热力学稳定性等都优于硬金,钯及其合金的电子电镀和精饰电镀领域逐渐成为首选。

3牙科

由于钯具有优良的延展性和惰性,常用来制作烤瓷牙或直接制作贵金属牙,具有弹性好、强度高和耐腐蚀的特点。

文章来源:百度百科、 矿物岩石地球化学通报


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