鉑(Platinum),是第六周期Ⅷ族鉑係元素,元素符(fú)號Pt,俗稱“白金”,具有良好的延(yán)展性、導熱性和導電性。海綿鉑為灰色海綿狀固體(tǐ),比表麵(miàn)積大,對氣體(特別是氫、氧和一氧化碳等)有較強的吸收能力。
圖1鉑錠實物照片
1735年西班牙安東尼(ní)奧·烏略(luè)亞在一處金(jīn)礦中發現一塊難以加工的金屬,取名為(wéi)platinum,並(bìng)於(yú)1748年(nián)發表了相關報告(gào)。1750年,布朗裏格向皇家學會呈交了一份有關鉑的詳(xiáng)細報告。純鉑具有(yǒu)良好的高(gāo)溫抗氧化性和化學穩定性,易加工成(chéng)形。鉑金屬化合物主要應用於石油化工、製(zhì)藥、汽車尾氣淨化等領域的工業催化(huà)劑。
1. 物理性質
鉑是銀白色有光(guāng)澤的金屬,熔點1772℃,沸點 3827℃,密(mì)度21.45g/cm3(20℃),具有良好的可鍛性和延展性。晶體結構為等軸(zhóu)晶係,晶胞為麵心立方晶胞,每(měi)個晶胞含有4個金屬(shǔ)原子。晶胞參數:a=392.42pm、b=392.42pm、c=392.42pm、α=90°、β=90°、γ=90°。電子層K-L-M-N-O-P,電子層(céng)排布2-8-18-32-17-1。
2. 化學性質
鉑金屬具有(yǒu)很高(gāo)的化學穩定性,除溶於王水(shuǐ)和熔融(róng)的堿外(wài),還溶於鹽酸、過氧化氫、鹽酸和高氯酸的混合物。在高溫下易遭受腐蝕,例如:對於多(duō)種氧化劑、強堿(jiǎn)、容易還原的重金屬,鉑則被(bèi)其腐蝕或(huò)與其成合金。在含(hán)鉑的化合物和絡合物中,常見(jiàn)的氧化價態為+2、+3、+4、+5、+6。鉑的化合物包括H2PtCl6、Na2PtCl6、PtO、PtO₂、Pt(OH)₂、PtS、PtS₂、PtCl₂、PtCl₄、Pt(CN)₂等(děng)。
3. 鉑的用途
鉑主要應用於汽車、醫藥和珠寶首飾(shì)等領域,具體(tǐ)應用如下:
(1)鉑金作為催化劑,被廣泛用於汽車排尾淨化裝置,為保護環境起到重要作用(yòng)。
(2)鉑金對人體不會產生過敏現象(xiàng),可用於電子脈衝調節器材料。順鉑是癌症治療(liáo)的常用化學藥物(wù),可抑製癌細胞的DNA複製過程。
(3)在珠寶行業,鉑主要以純淨的鉑金為基體材料。鉑與其(qí)他金屬熔煉而成的鉑金首飾,其清亮的色(sè)澤和穩定的金屬性質,使其能夠(gòu)長久佩戴還(hái)光(guāng)澤如初(chū)。
4. 鉑資源及二次循環利用
2019 年全球鉑資源(yuán)已探明儲量約6.9萬噸,其中南非鉑礦占全(quán)球總儲(chǔ)量91.3%,主要為南非北(běi)部德蘭士瓦省的布什維爾德雜岩(yán)體(Bushveld platinum deposit)。俄羅斯、津巴布韋、加拿大、美國分列2-5位。中國當前已查(chá)明鉑族金屬總儲量僅400噸,進口依賴度高。由於資源稀缺而價格高昂,其二次循環(huán)利用受到人們的重視。國內生產的鉑由含鉑廢料再生而來,主要回收處理工藝為濕法冶金和火法熔煉相結合的工藝技術。
目前,此種回收方式已被歐洲(zhōu)和南非的有關工廠廣泛應用,經濟效果遠高於用礦石原料生產的鉑金屬。由於礦(kuàng)石中鉑金屬含量僅100g/t,而汽車用觸媒卻為其5~10倍。從(cóng)廢舊貴金屬物料中回收率貴金屬可(kě)達99%,因此,稱廢貴金屬為“城市(shì)貴金屬富礦”。
5. 相關產品
(1)鉑單質
鉑錠、海綿鉑、氯鉑酸、電阻溫度計用(yòng)鉑絲、超細鉑粉等產品,其(qí)標準要求為(wéi)GB/T 37653-2019、GB/T 1419-2015、GB/T 26298-2010、GB/T 5977-2019、GB/T 51776-2009。
(2)鉑合(hé)金
鉑銥合金:由於銥易揮(huī)發和氧化,能顯(xiǎn)著提高鉑的耐腐蝕性(xìng)。鉑(bó)銥合(hé)金還具有高硬度、高熔點和(hé)低的接觸電阻等(děng)特點。
圖2電(diàn)接觸材料用(yòng)鉑銥合金實物照片
圖3鉑銥合金管實物照片(piàn)
圖4鉑銥合金管切割端(duān)麵
鉑銀合金:具有強度高、彈性好、電阻係數小、熱電勢低、耐(nài)熱、耐腐蝕及無(wú)磁等特性。
鉑鉬合金:主要用做熱電偶材料,其具有熱電勢高、穩定性好等特點(diǎn)。此外,還(hái)可用作電位器繞組和高溫應變材料。
鉑鈷合金:具有(yǒu)磁性極強、磁穩定性高,化學腐蝕性好等特點,用於航天、航海、航空儀表等。
(3)鉑(bó)金(jīn)屬化合物
P鹽:二亞硝基(jī)二氨鉑,作為電鍍(dù)試劑,可用於無氰電鍍中鍍鉑試劑、電子元器件(jiàn)表麵鍍鉑等。製備的鍍層硬度高,電(diàn)阻(zǔ)小,可以焊接。
Q鹽:四氨合鉑磷酸氫根鹽,化(huà)學穩定性好,用作鍍鉑液,製備的鍍層結合力好、質地均勻,主要用於航空航天和珠寶加工等高端鍍鉑行業(yè)。