铂族金属知识科普—“钯”

2023-03-15 03:40:57    897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。