钯(Palladium)作為第五周期Ⅷ族铂(bo)系元素,元素符號為(wei)Pd,在工(gong)業應用(yong)中具有重要地位。單質(zhi)呈銀白(bai)色,質地柔软,具(ju)備良好的延展性和可塑性(xing),这些物理(li)特(te)征使其在珠寶、催(cui)化(hua)剂、電子器件等(deng)领域得到廣泛應用(yong)。
圖1钯金屬
1803年由英國(guo)化學家武拉斯顿从铂矿中(zhong)发現的这種貴金屬,具有卓越(yue)的耐腐蚀性(xing)和高温稳定性,已成為(wei)航天、航空等高科(ke)技领域(yu)以及汽车製造業中不可缺少的關键
1. 物理性質
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原子序数: |
46 |
熔點: |
1554°C |
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質子数: |
46 |
沸點: |
2970°C |
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原子量: |
106.42 |
密度(20°C): |
12.02g/cm3 |
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莫氏硬度: |
4.75 |
聲傳速率: |
3070m/s |
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晶體結構: |
面心立方 |
化合价 |
+2、+4 |
2. 化學性質
钯晶(jing)體結構為面心(xin)立方晶胞,每(mei)個晶胞含有4個金屬原子。晶胞參数a=389.07pm、b=389.07pm、c=389.07pm、α=90°、β=90°、γ=90°。電子層排布2-8-18-18。
钯在空氣(qi)中加熱時(shi),当温(wen)度位於350-790°C,表面生成氧化層,但(dan)高於(yu)此温度時,氧(yang)化(hua)層又分解成金屬,表面恢复金屬光泽。钯(ba)是铂族金屬中抗腐蚀性能最差的金(jin)屬。硝酸(suan)能溶解钯(ba),尤(you)其是当存在氯化物絡合物(wu)時,如王(wang)水,钯更易腐蚀溶解。若钯中含(han)有其他铂(bo)族元素時,將增強钯的(de)抗蚀性(xing)。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
钯主要應用於航空航天、化工、電子和首飾(shi)等领域,具體應用如下:
(1)屬於航天、航空、航海、兵器和核能等高(gao)科技领域以及汽车製造業不可缺少的關键(jian)材料。
(2)化學工程中作為主要:(PdO)和(Pd(OH)2)作為钯催化剂的來(lai)源;氯化钯、四(si)硝(xiao)基钯酸钠(Na2Pd(NO3)4)和其他用於電镀行業。
(3)钯金可製(zhi)作電子(zi)及牙科医疗器具,可與、等(deng)形成合金,提高、硬度和強度,用於製(zhi)造精(jing)密電阻等。
(4)钯金製成的首飾,不仅具有铂金般自然(ran)天成的迷人(ren)光彩,而且經得住歲月的磨砺(li),历久如新。
4. 钯资源及二次(ci)循環利用(yong)
全世界70%的钯主要分布在俄羅斯。由於中國钯的矿產资源(yuan)匮乏(fa),因而从钯的二次资源中回收钯,就顯得十分重要战略意義。含有钯二次资(zi)源(yuan)主要包括:汽车废催化剂,钯炭(tan)废催化剂,废钯電镀液,含钯废(fei)電子元器件(集成電路板、接點、触點,废電(dian)子浆料(liao))等。
由於钯的二次资源(yuan)種類(lei)繁多,需要根據不同的二(er)次(ci)资源原料特性製定合理回收工藝。對於氧化铝载钯废(fei)催化剂,汽车(che)废(fei)催化剂等废催化剂,一般采取“選(xuan)擇性溶解载體(ti)→不溶(rong)渣→溶解貴金屬→分离提純”的(de)工藝技術路線。對於钯炭废(fei)催化剂、废電(dian)子浆料(liao),采用“焙烧→溶解貴金屬→分离提純”的(de)工藝技術路線。對於废钯電镀液,采用“置换→溶解貴金屬→分离提純” 的(de)工藝技術路線。总之,任何回收工藝,都(dou)必须要有完善的環保設(she)施,例如焙烧(shao)炉要配(pei)備完善的收尘設施,废氣、废水經過處理達標后才能排(pai)放。
5. 相關產品
(1)钯膜
通常由钯合金(jin)轧製而成(cheng),可製成(cheng)膜片,簡称钯膜。膜厚通常為50~100微米。主要用於氢氣的純化,其原理是溶解—擴散模式,擴散的驅動力(li)為膜兩侧氢分壓差。
圖2钯膜的氢氣選透機製
(2)钯管
钯合金管俗称钯管,用於氢氣純化。純钯的機械性能差、易氢(qing)脆(cui),故钯管的材料一般(ban)在钯中添加適量的IB和VIII族元素,製成钯合金,改善钯的機械性能。最常(chang)用的钯管材料中,銀約(yue)占25%,其他(ta)成分(fen)(如金等)的含(han)量<5%。
圖3钯合金管
(3)其它钯合金
钯合金是钯與其他元(yuan)素組成(cheng)的合金。Pd-Au合金,含20%以上Au的钯合金不(bu)溶於硝酸,由於熔點高和(he)耐(nai)腐蚀,主要用於製造化工器皿。Pd-Ag合金,含Ag50%以下钯合金,其耐蚀性接近於钯,含50%Ag和10%Pt(Au)的Pd-Ag合金用於製造(zao)光學儀器耐蚀零件和表壳。Pd-Ir合金,由於Ir能顯著提高Pd的耐蚀性,主要用作電接触點材料。
(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(xiao)酸钯等,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。醋酸钯屬於典型的在有(you)機溶(rong)剂中可溶解的钯盐,能够廣泛地用(yong)於誘导或催化各種類型的有機合成反應。二氯四氨钯屬於可(ke)合成多(duo)種钯化合物的原料,大量用來配(pei)製钯(ba)镀槽液。氯化钯用於製備特種催化剂、分子筛,也可用作配製非导體(ti)材料的镀層。硝酸钯用作分析試剂、催(cui)化剂和氧化剂,也用於(yu)氯和碘的分离,屬於合成多種钯化合物和催化剂(ji)的(de)原料。