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銠凈化元素

發布時間: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狀態存在,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渣中發現的。
 
  銠是在1803年由WilliamWollaston發現的。他和SmithsonTennant在一個商業投資中合作,多半是為了生產出純鉑來出售。這個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渣(Tennant研究了這些殘渣,最終他從中提取出了鋨和銥。)Wollaston全神貫注在這個溶解的鉑溶液,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。他把溶液蒸發至干,出現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,元素符號定為Rh。
 
  銠是一種重要的催化劑,他最重要的應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重要的環境污染源,汽車是現代社會最普及的交通工具,特別是近年來私家車越來越多,帶來了很多問題,其中環境問題是不容忽視的。汽車的使用對環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燃機,其有害成分包括一氧化碳(CO)、碳氫化合物(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,已成為一項刻不容緩的任務。
 
  汽車尾氣催化凈化的目的就是將有害的CO和碳氫化合物氧化為CO2和H2O,將氮氧化物還原成氮氣。由于汽車尾氣的化學成分很復雜,其轉化率除和催化劑的活性有關外,還和反應氣是氧化氣還是還原氣有關,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,還原型催化劑主要催化NOx的還原反應:因兩種反應要求的化學環境不同,故早期的催化劑將兩者分立。后來由于發動機的改進,實現了可使兩種功能兼容的化學環境;由于催化劑制備技術的改進,使氧化與還原兩種活性中心共存于同一個催化劑上,最終出現了三元催化劑TWC(three-waycatalyst)。由于這種催化器可同時將廢氣中的三種主要有害物質轉化為無害物質,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三元催化劑相當于在一個Pd催化劑上再安置一個標準Pt-Rh催化劑。此結構中,Pd在內層有更好的耐熱穩定性;Rh在外層更有利于NOx的還原;Pt在Pd-Rh間起積極的協調作用。Pt組分在催化劑中主要起氧化CO和碳氫化合物的作用,它對NO有一定的還原能力,但CO的濃度就較高或有SO2存在時,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,得到唯一的還原產物N2;無氧時,低溫下的主要還原產物是NH3,高溫下的還原產物主要為N2。此外,Rh對CO的氧化和烴類的水蒸氣重整反應也有重要作用,Rh的抗毒型較Pt差。Pd組分主要用來轉化CO和烴類,對于飽和烴類效果稍差,抗Pb、S中毒能力差,易高溫燒結,與鉛形成合金,但它的熱穩定性較高,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同進行的。鉛中毒對于貴金屬催化劑來說是一個致命的弱點,所以為了有效地使用貴金屬催化劑,必須改變燃油的結構,實行汽油的無鉛化。
 
  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。由于銠的高熔點和低延展性,純銠珠寶是非常罕見的。由于銠優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,可以給它創造一個反光的白色表面,之后隨著使用會出現磨損,造成珠寶業中的銠閃爍現象。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,銠常常代表著榮譽或精英地位。
 
  銠鉑合金是一種重要的合金材料,它具有很強的抗氧化能力、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、高溫發熱體、電氣接點和火花塞電極,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,可用于制造生產玻璃纖維的坩堝。
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