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銠凈化元素

發(fā)布時(shí)間:2019年07月09日

  含銠廢料屬于鉑系元素。鉑系元素幾乎完全成單質(zhì)狀態(tài)存在,高度分散在各種礦石中,例如原鉑礦、硫化鎳銅礦、磁鐵礦等。這幾種元素總是共生在一起形成天然合金。在含鉑系元素礦石中,通常以鉑為主要成分,其余鉑系元素含量通常都較小,因此它們都是從鉑礦提取鉑后的殘?jiān)邪l(fā)現(xiàn)的。
 
  銠是在1803年由WilliamWollaston發(fā)現(xiàn)的。他和SmithsonTennant在一個(gè)商業(yè)投資中合作,多半是為了生產(chǎn)出純鉑來出售。這個(gè)程序的第一步是用王水溶解粗鉑。并不是所有金屬都溶入了溶液中,鉑系元素中除鉑和鈀外,不但不溶于普通的酸,而且不溶于王水。鉑易溶于王水,鈀還溶于熱硝酸中。溶解過濾后得到了黑色的殘?jiān)═ennant研究了這些殘?jiān)罱K他從中提取出了鋨和銥。)Wollaston全神貫注在這個(gè)溶解的鉑溶液,其也包含鈀。他用加入氫氧化鈉溶液,中和過剩的酸,再加入氯化銨(NH4Cl),使鉑沉淀為鉑氯化銨((NH4)2[PtCl4]),再加入氰化汞,使鈀沉淀為氰化鈀,濾去沉淀后,往濾液中加入鹽酸,除去過量的氰化汞,得到了一種漂亮的紅色溶液。他把溶液蒸發(fā)至干,出現(xiàn)了一種玫瑰紅色晶體,分析證明是由一種新金屬和鈉的氯化物形成的鹽Na3RhCl6·18H2O。因這種新金屬的具有玫瑰的艷紅色,就以希臘文中玫瑰rhodon命名它為rhodium,元素符號(hào)定為Rh。
 
  銠是一種重要的催化劑,他最重要的應(yīng)用是最為汽車尾氣三元催化器的核心組分。汽車尾氣的排放是目前的一個(gè)重要的環(huán)境污染源,汽車是現(xiàn)代社會(huì)最普及的交通工具,特別是近年來私家車越來越多,帶來了很多問題,其中環(huán)境問題是不容忽視的。汽車的使用對環(huán)境的污染主要有噪音污染和尾氣排放造成的空氣污染。汽車排放的污染物主要來源于內(nèi)燃機(jī),其有害成分包括一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?CH)、氮氧化合物(NOx)、硫氫化合物和臭氧等,其中CO、HC及NOx是汽車污染控制的主要大氣污染成分。汽車尾氣對人類的健康危害很大,治理汽車排放污染,已成為一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。
 
  汽車尾氣催化凈化的目的就是將有害的CO和碳?xì)浠衔镅趸癁镃O2和H2O,將氮氧化物還原成氮?dú)狻S捎谄囄矚獾幕瘜W(xué)成分很復(fù)雜,其轉(zhuǎn)化率除和催化劑的活性有關(guān)外,還和反應(yīng)氣是氧化氣還是還原氣有關(guān),因此催化劑在功能上分為氧化型和還原型兩部分。氧化型催化劑主要催化CO和HC的氧化反應(yīng),還原型催化劑主要催化NOx的還原反應(yīng):因兩種反應(yīng)要求的化學(xué)環(huán)境不同,故早期的催化劑將兩者分立。后來由于發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了可使兩種功能兼容的化學(xué)環(huán)境;由于催化劑制備技術(shù)的改進(jìn),使氧化與還原兩種活性中心共存于同一個(gè)催化劑上,最終出現(xiàn)了三元催化劑TWC(three-waycatalyst)。由于這種催化器可同時(shí)將廢氣中的三種主要有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì),故稱三元。目前最常用的催化器是使用蜂窩型催化(honeycombcatalyst),載體是陶瓷蜂窩體,其外附載有高比表面積的氧化鋁涂層,其上再浸漬活性組分。所以汽車尾氣凈化催化劑主要由載體、涂層及活性物質(zhì)三部分組成。
 
  最常用的三元催化劑是Pt-Rh-Pd三元催化劑。Pt-Rh-Pd三元催化劑相當(dāng)于在一個(gè)Pd催化劑上再安置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Pt-Rh催化劑。此結(jié)構(gòu)中,Pd在內(nèi)層有更好的耐熱穩(wěn)定性;Rh在外層更有利于NOx的還原;Pt在Pd-Rh間起積極的協(xié)調(diào)作用。Pt組分在催化劑中主要起氧化CO和碳?xì)浠衔锏淖饔茫鼘O有一定的還原能力,但CO的濃度就較高或有SO2存在時(shí),它的效果沒有Rh好。Rh組分是催化還原NOx的主要成分,在有氧時(shí),得到唯一的還原產(chǎn)物N2;無氧時(shí),低溫下的主要還原產(chǎn)物是NH3,高溫下的還原產(chǎn)物主要為N2。此外,Rh對CO的氧化和烴類的水蒸氣重整反應(yīng)也有重要作用,Rh的抗毒型較Pt差。Pd組分主要用來轉(zhuǎn)化CO和烴類,對于飽和烴類效果稍差,抗Pb、S中毒能力差,易高溫?zé)Y(jié),與鉛形成合金,但它的熱穩(wěn)定性較高,起燃性好。汽車尾氣三效催化劑中,各種組分的作用是相互協(xié)同進(jìn)行的。鉛中毒對于貴金屬催化劑來說是一個(gè)致命的弱點(diǎn),所以為了有效地使用貴金屬催化劑,必須改變?nèi)加偷慕Y(jié)構(gòu),實(shí)行汽油的無鉛化。
 
  銠是一種稀有貴金屬,這使得它被廣泛用于珠寶、首飾的加工制作。由于銠的高熔點(diǎn)和低延展性,純銠珠寶是非常罕見的。由于銠優(yōu)異的抗氧化性能以及出色反光性,它主要用于電鍍制作首飾涂層。如在白金(Pt)的表面鍍上一層銠,可以給它創(chuàng)造一個(gè)反光的白色表面,之后隨著使用會(huì)出現(xiàn)磨損,造成珠寶業(yè)中的銠閃爍現(xiàn)象。以前高要求的高空探照燈的反光燈杯是用鍍銠來解決的。由于其稀有性,銠常常代表著榮譽(yù)或精英地位。
 
  銠鉑合金是一種重要的合金材料,它具有很強(qiáng)的抗氧化能力、耐酸腐蝕能力以及抗電弧燒損能力。它可以用作熱電偶材料、制造噴絲嘴、高溫發(fā)熱體、電氣接點(diǎn)和火花塞電極,除此之外,還可以作為繞組材料。鉑銠合金對熔融的玻璃具有特別的抗蝕性,可用于制造生產(chǎn)玻璃纖維的坩堝。
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