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鈀催化劑的種類和應用 語音
鈀催化劑的種類很多,簡單地可分為有載體的鈀催化劑和無載體催化劑,在實際應用中,基本上都是有載體的鈀催化劑,這些載體主要有各種氧化鋁、沸石、碳載體等,在化工過程中主要應用在各種加氫還原過程。既有全加氫,也有選擇加氫,既有氣相過程、也有液相過程。這些典型的過程有:醇、醛、酸、酯、酸酐、芳烴、雜環化物中不飽和鍵的加氫飽和,加氫還原反應。例如乙烯、丙烯、丁烷丁烯餾分中炔烴、二烯烴的選擇加氫脫除。采用含千分之幾鈀含量的氧化鋁載體催化劑。反應條件一般在50~150℃,壓力0.5~3MPa,氣相或液相進行。又如醋酸或醋酸乙酯加氫生產乙醇,順丁烯二酸酐加氫生產丁二酸,進一步加氫生產丁二醇。糠醛加氫脫羰基生產呋喃,進一步加氫生產四氫呋喃。一般采用含鈀量在百分之幾的鈀含量的碳載體催化劑,成功地實現了大規模工業化生產。反應條件為苛刻的是對苯二甲酸中微量對羧基苯甲醛的脫除。對二甲苯氧化生產對苯二甲酸中含有0.1~0.5%的對羧基苯甲醛,后者的存在,影響聚酯的質量,必需去除至25ppm以下,采用含鈀6%的鈀—碳催化劑,在10MPa及200~300℃高溫,對對苯二甲酸水溶液條件下進行加氫反應,實現了對苯二甲酸的精制。
鈀催化劑制造、活化和再生及回收 語音
鈀催化劑一般都是通過浸漬的方法將活性組分鈀及各種助催化劑活性組分載在載體上。浸漬法是制造載體催化劑有效和簡單常用方法,一般的制造程序是將活性組分的一種可溶性鹽,按比例配制成浸漬液,將選擇好的一定量載體放入浸漬液中,待吸附飽和后,將負載的載體進行干燥、焙燒、活化等步驟制成催化劑。這種方法雖然簡單,但整個制作過程,包括載體種類和性能、不同活性組分品種和負載量,以及浸漬方式、干燥、焙燒、活化條件,方式,次序等都會影響成品催化劑的性能。研究者只有在催化劑理論,實踐經驗的指導下,通過實際物料不同條件下的反復試驗,各種現代化檢測分析儀器對催化劑結構、性能等的分析測定等研究,才能評選出一種性能的鈀催化劑品種。
浸漬法制成的鈀催化劑,負載到載體上的是鈀的鹽,而具有催化活性的是金屬鈀。將鈀鹽轉變成金屬鈀的過程稱為鈀催化劑的活化過程,一般是在氫氣流下高溫焙燒,將鈀鹽轉變成氧化物,再轉變成具有催化活性的多孔、均勻、微粒的金屬鈀。
鈀催化劑雖然具有活性高、選擇性好的性能,但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等雜質,以及副反應生成的各種重組分、焦質等會使鈀催化劑中毒,活性和選擇性下降,直到沒有催化活性,這種過程稱為失活過程。為了保持鈀催化劑的高活性,就需要在原料中減少或除去這些有害物。但在鈀催化劑的使用過程中也會有因催化劑本身顆粒聚集、晶格變化等原因而活性下降,這就需要對失活的催化劑進行再生活化,活化的方法類似于制造過程的焙燒和活化。重新恢復活性的鈀催化劑可以重新進行使用,直到完全失去活性,不能再生。這個使用過程就是催化劑的壽命,鈀催化劑是催化劑,可以經受多次再生活化,壽命可到數年。失活的鈀催化劑一般要對金屬鈀進行回收,回收的方法是用硝酸將廢催化劑上的鈀溶解成硝酸鈀,然后再通過各種凈化提純步驟,氫氣還原成金屬鈀,再用作新的鈀催化劑的制造。
物理性質編輯 語音
鈀是銀白色過渡金屬,較軟,有良好的延展性和可塑性,能鍛造、壓延和拉絲。塊狀金屬鈀能吸收大量氫氣,使體積顯著脹大,變脆乃至破裂成碎片。
常溫下,1體積海綿鈀可吸收900體積氫氣,1體積膠體鈀可吸收1200體積氫氣。加熱到40~50℃,吸收的氫氣即大部釋出,廣泛地用作氣體反應,特別是氫化或脫氫催化劑,還可制作電阻線、鐘表用合金等。
第五周期Ⅷ族鉑系元素
元素類型:金屬元素
原子序數:46
質子數:46
原子量:106.42
熔點:1554 ℃
沸點:2970 ℃
密度:12.02g/cm3(20℃)
莫氏硬度:4.75
聲音在其中的傳播速率:3070 m/s
元素含量:在太陽中的含量:0.003ppm、太平洋表面:0.000000019ppm、地殼中含量:0.0006ppm
化學性質編輯 語音
主要化合物二氯化鈀(PdCl2)、四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)和二氯四氨合鈀。化學性質不活潑,常溫下在空氣和潮濕環境中穩定,加熱至 800℃,鈀表面形成一氧化鈀薄膜。鈀能耐氫氟酸、磷酸、高氯酸、鹽酸和硫酸蒸氣的侵蝕,但易溶于王水和熱的硫酸及濃硝酸。熔融的氫氧化鈉、碳酸鈉、過氧化鈉對鈀有腐蝕作用。鈀的氧化態為+2、+3、+4。鈀容易形成配位化合物,如K2[PdCl4]、K4[Pd(CN)4]等。
晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。
晶胞參數:a = 389.07 pm,b = 389.07 pm,c = 389.07 pm,α = 90°,β = 90°,γ = 90°
電子層排布: 2-8-18-18
主要用途編輯 語音
鈀是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技領域以及汽車制造業不可缺少的關鍵材料,也是國際貴金屬投資市場上的不容忽略的投資品種。
氯化鈀還用于電鍍;氯化鈀及其有關的氯化物用于循環精煉并作為熱分解法制造純海綿鈀的來源。一氧化鈀(PdO)和氫氧化鈀[Pd(OH)2]可作鈀催化劑的來源。四硝基鈀酸鈉[Na2Pd(NO3)4]和其他絡鹽用作電鍍液的主要成分。
鈀在化學中主要做催化劑;鈀與釕、銥、銀、金、銅等熔成合金,可提高鈀的電阻率、硬度和強度,用于制造精密電阻、珠寶飾物等。而常見和有市場價值鈀金首飾的合金是鈀金。
主要用于制催化劑,還用于制造牙科材料、手表和外科器具等。
鈀合金管
俗稱鈀管,用于氫氣的純化。純鈀的機械性能差、易氫脆,故鈀管的材料一般是鈀與1B與VIII族元素形成的合金。常用的鈀管材料中,銀約占25%,其他成分(如金等)的含量<5% [4] 。
鈀合金
鈀與其他元素組成的合金,主要有 [5] :
(1)鈀金合金Pd-Au合金,含20%以上金Au的合金不溶于硝酸,由于這類合金的熔點高和耐蝕性高,故用來制造化工器皿;含20%Pd-30%Au的合金用于制造人造纖維拉模。
(2)鈀銀合金Pd-Ag合金,含50%以下銀Ag的合金的耐蝕性接近于鈀,添加金和鉑能提高合金的性能,含50%Ag和10%Pt或Au的Pd-Ag合金可用來制造光學儀器耐蝕零件和表殼
(3)鈀銥合金Pd-Ir合金,銥Ir能顯著提高Pd的耐蝕性,Pd-Ir合金用作電接觸點。