16941-12-1 / 氯鉑酸的應用

背景^[1][2]

鉑作為一種重要的鉑族金屬，具有優(yōu)良的物理和化學性能，而被廣泛應用于汽車工業(yè)、電子工業(yè)、石油化工、燃料電池行業(yè)、醫(yī)藥領域、航空航天領域、首飾行業(yè)、煙草行業(yè)等領域。在醫(yī)藥化工領域中，鉑通常的應用方式是以鉑基化合物為出發(fā)點進行進一步轉化，進而獲得含鉑的有效成分。

氯鉑酸易溶于水，溶于乙醇、乙醚。在氯氣中或在干燥的氯化氫中加熱時生成PtCl₄?？杀簧倭康膩喠蛩徇€原為 H₂PtCl₄，過量時，生成亞硫酸絡合物。與銨鹽反應生成黃 色沉淀，與SnCl₂反應生成紅褐色，遇KI溶液形成褐色。氯鉑酸是最重要的鉑基化合物之一，其應用十分廣泛，可用于制備含鉑催化劑、鉑鍍層以及其他含鉑化合物，還可以在分析化學中用于檢驗鉀離子、銨離子。

傳統(tǒng)的氯鉑酸合成方法為，首先由用王水將鉑完全溶解，過程會產(chǎn)生大量的氮氧化物，為了保證溶解的效率，通常加入明顯過量的王水。然后向溶解了鉑的溶液中分批次加入鹽酸進行趕硝的操作，將過量的王水中的硝酸根除去。傳統(tǒng)的方法中所用的趕硝操作存在明顯的不足，首先趕硝操作相對來說比較耗時，其次趕硝操作又會再次產(chǎn)生大氣污染物氮氧化物，再者硝酸根是否除盡會對產(chǎn)品質量造成直接的影響。

傳統(tǒng)方法使用趕硝操作是為了將體系中多余的硝酸根除去，以保證氯鉑酸產(chǎn)品的質量。如果通過合成工藝上的改進來徹底排除硝酸根在氯鉑酸溶液中的存在，即可避免趕硝操作帶來的負面影響。事實上，王水在傳統(tǒng)的氯鉑酸合成方法中主要有兩方面的作用，一方面硝酸作為氧化劑，另一方面鹽酸提供氯離子與鉑發(fā)生配位，二者共同作用使鉑氧化成氯鉑酸。從氯鉑酸的化學組成上來說，后者的作用必不可少，氧化劑時，其被還原后的生成物是水，過量的雙
氧水還可以直接通過加熱揮發(fā)的方式除去，是一種很實用的氧化劑。

應用^[3][4][5][6]

氯鉑酸可用于沉淀K+、Rb+、Cs+、NH4+、Tl3+，可作沉淀劑、催化劑、電鍍液，供制石棉、鉑綿等。其應用舉例如下：

1. 氯鉑酸催化劑在聚碳硅烷與二乙烯基苯交聯(lián)中的應用。

為了提高聚碳硅烷與二乙烯基苯( polycarbosilane/ divinylbenzene，PCS/DVB) 硅氫化交聯(lián)反應程度，采用改性氯鉑酸催化的方法對PCS/ DVB 交聯(lián)進行了研究。 研究表明： 氯鉑酸催化性能與其用量、交聯(lián)溫度、以及 PCS 相對分子量有關。

當固體 PCS 相對分子量低于 1 500，該反應中氯鉑酸催化劑的用量為 12. 5×10^-6，低分子量 PCS 中 Si—H 含量較高，且分子鏈支化程度低，易發(fā)生硅氫化反應； 高分子量 PCS 中Si —H 含量較低，且分子鏈自身支化程度高，活性基團被包裹于大分子鏈中，其 Si—H 鍵參加反應空間位阻大。 氯鉑酸催化劑在低溫下催化作用不明顯，催化交聯(lián)的反應溫度在 150 ℃。

2. 氯鉑酸材料作電極制造汽車氧傳感器。

汽車氧傳感器采用氯鉑酸作為電極涂覆氧化鋯芯，做催化作用。從而大大節(jié)省稀有金屬鉑，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。采用氯鉑酸，含鉑(以Pt計)≥37%，硝酸鹽≤0.03，硝酸可溶物≤0.15；本發(fā)明的制備方法：將一定濃度與純度的氯鉑酸用松油醇按體積比1∶0.5進行稀釋，采用提拉、烘干工藝，然后將陶瓷基體盛放在中溫匣缽中燒結，這樣既可得到性能穩(wěn)定一致的氧化鋯芯，又可節(jié)約用鉑約30%；本發(fā)明是最先進的氯鉑酸材料作電極制造汽車氧傳感器的方法之一。

3. 制備鉑炭催化劑。

包括步驟：一、配制氯鉑酸醇溶液，將氯鉑酸定容于醇溶劑一中，配制成氯鉑酸醇溶液；二、配制氫氧化鈉溶液，將氫氧化鈉溶于醇溶劑二中，配成氫氧化鈉醇溶液；三、制備活性炭負載鉑炭催化劑，在活性炭載體中加入預先配制好的氯鉑酸醇溶液，再加入氫氧化鈉醇溶液，進行微波還原；四、冷卻干燥，步驟三微波還原結束之后，將混合物冷卻至室溫，加入與混合物等體積的去離子水，抽濾洗滌，將催化劑真空干燥；操作快速簡單，工藝穩(wěn)定性和重復性好，活性組分顆粒分布均勻，粒度范圍窄，據(jù)氫氧化鈉的量和溶劑的量實現(xiàn)粒徑可控；該方法制備的催化劑活性高，穩(wěn)定性好。

4.制備一種染料敏化太陽能電池鉑電極。

包括以下步驟：1)將玻璃基底或者柔性基底在超聲清洗機中浸泡清洗。2)在水浴加熱攪拌下，將乙基纖維素按質量百分比緩慢加入松油醇液體中，形成有機載體；3)將分析純氯鉑酸預先溶解于松油醇液體中，加入有機載體中，攪拌均勻，制成氯鉑酸漿料，氯鉑酸漿料中氯鉑酸的百分比范圍為0.1%~1.0%；4)采用絲網(wǎng)印刷工藝，將配制好的漿料均勻涂覆在清洗干凈的導電玻璃基底或者柔性基底上；5)經(jīng)過燒結后，在導電玻璃的基底上或者柔性基底上形成均勻的大面積鉑電極。本發(fā)明可以提高電池的光電轉換效率，制備的電池具有較好的重復性。

制備^[2]

鹽酸雙氧水混合溶液制備氯鉑酸的新工藝使用海綿鉑為鉑原料，用過量王水將其溶解，再將溶解得到的氯鉑酸還原成活性鉑粉，最后用鹽酸雙氧水混合溶液將活性鉑粉溶解即可得到不含硝酸根的氯鉑酸溶液。制備過程可分為六步，具體過程如下：

1) 在 2 L 圓底燒瓶中加入 10 g 海綿鉑，加入過量王水后，在恒溫水浴和磁力攪拌的條件下，鉑粉完全溶解得到橘紅色含有氯鉑酸的溶液。

2) 向步驟 1)的溶液加入固體氫氧化鈉，調節(jié)溶液 pH 值至堿性，調 pH 過程中保持磁力攪拌。

3) 向步驟 2)中堿性的含有氯鉑酸的溶液中加入過量的水合肼，反應過程同時保持恒溫水浴和磁力攪拌。反應結束后得到含有黑色活性鉑粉和透明清液的固液混合物。

4) 用 250 mLG5 含支口的砂芯漏斗和 500mL 錐形瓶組成的抽濾系統(tǒng)將步驟 3)中的固液混合物進行分離，并對黑色活性鉑粉進行洗滌多次以去除表面的雜質離子。

5) 將洗滌后的黑色活性鉑粉轉移至 2 L 圓底燒瓶中，加入鹽酸和雙氧水后，在恒溫水浴和磁力攪拌的條件下，鉑粉完全溶解得到橘紅色的含有氯鉑酸的溶液。

6) 將步驟5)獲得的氯鉑酸蒸發(fā)濃縮，同時加熱揮發(fā)除去過量的雙氧水。

由于本工藝最后獲得氯鉑酸溶液的步驟不涉及硝酸，因此不需要進行趕硝的操作，最后得到的氯鉑酸溶液可以基本排除硝酸根的影響，同時可以明顯減少污染物氮氧化物的排放量?？偟膩碚f，該新型工藝具有效率高、產(chǎn)品純度高、污染小的特點，可用于氯鉑酸的大批量生產(chǎn)。所制備產(chǎn)品的質量如下：

主要參考資料

[1] 化合物詞典

[2] 彭偉, 孫立志, 孫寶, 等. 鹽酸雙氧水混合溶液制備氯鉑酸的新工藝[J]. 船電技術, 2017, 37(6): 64-68.

[3] 陳曼華, 陳朝輝, 肖安. 氯鉑酸催化劑在聚碳硅烷與二乙烯基苯交聯(lián)中的應甩[J]. 硅酸鹽學報, 2004, 32(6): 759-762.

[4] CN200610038685.4氯鉑酸材料作電極制造汽車氧傳感器的方法

[5] CN201510160273.7一種制備鉑炭催化劑的方法

[6] CN200910021796.8一種染料敏化太陽能電池鉑電極的制備方法