元素鈀在元素周期表中屬于第10族
ⅧB鉑族金屬,原子序數(shù)46,穩(wěn)定同位素有102,104,105,106,108,110。密度(20℃)12.02g/cm,熔點(diǎn)1555℃,沸點(diǎn)2964℃,氧化態(tài)有+2、+3、+4價。銀白色帶有光澤金屬,具有延展性,可壓延成薄片,耐腐蝕,能溶于氧化性的酸,例如濃硝酸和發(fā)煙硫酸,以及熔融的堿中。鈀吸收和透過氫氣的能力極強(qiáng),常溫下能吸收350~850相當(dāng)于本身體積的氫氣。240℃時1mm厚,1cm大的鈀片每秒鐘可透過42.3mm的氫氣。由于金屬鈀這些特殊的性能,因此非常適用于制造加氫和脫氫反應(yīng)用催化劑。
鉑(Pt)元素在周期表中第10族(ⅧB)鉑族元素,原子序數(shù)78,穩(wěn)定的同位素有194,195,196,198。密度21.45g/cm,熔點(diǎn)1769℃,沸點(diǎn)3827±100℃,氧化態(tài)+2、+3、+4價,銀白色具有良好延展性的金屬。鉑在空氣中不被氧化,在450℃以下無明顯的氧化膜生成,450℃以上生成揮發(fā)性氧化物稍有失重。在500℃的氧氣氣氛中能氧化成氧化鉑。可被鹵素、氰化物、硫和苛性堿腐蝕。在1000℃將鉑暴露在硫化氫中,12小時后可觀察到少量腐蝕。不溶于鹽酸、硝酸,但溶于王水,生成六氯合鉑(Ⅳ)酸(H2PtCl6)。鉑是很好的吸氫材料,要避免長時間暴露在含碳的強(qiáng)還原氣氛(如C、CO、CO2)中。
簡單地可分為有載體的鈀催化劑和無載體催化劑,在實(shí)際應(yīng)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(yīng)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(huán)化物中不飽和鍵的加氫飽和,加氫還原反應(yīng)。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(yīng)條件一般在50~150℃,壓力0.5~3MPa,氣相或液相進(jìn)行。又如醋酸或醋酸乙酯加氫生產(chǎn)乙醇,順丁烯二酸酐加氫生產(chǎn)丁二酸,進(jìn)一步加氫生產(chǎn)丁二醇??啡┘託涿擊驶a(chǎn)呋喃,進(jìn)一步加氫生產(chǎn)四氫呋喃。
將鈀鹽轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變成氧化物,再轉(zhuǎn)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(zhì),以及副反應(yīng)生成的各種重組分、焦質(zhì)等會使鈀催化劑中毒,活性和選擇性下降,直到?jīng)]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。