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铂族金属的应用、供需和循环利用

贵金属 2023年第S01期44卷 40-45页

作者：邢正杰常雨乐吴王平常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164

庄信万丰(Johnson Matthey)在2023年7月18日至7月20日举行了以铂族金属(PGM)为主题的线上会议,这次会议以铂族金属供需变化的全球影响、铑和钯的未来应用、铂族金属:循环经济和铂族金属技术实现净零转型为主要内容,重点讨论了铂族金属... 详细信息

庄信万丰(Johnson Matthey)在2023年7月18日至7月20日举行了以铂族金属(PGM)为主题的线上会议,这次会议以铂族金属供需变化的全球影响、铑和钯的未来应用、铂族金属:循环经济和铂族金属技术实现净零转型为主要内容,重点讨论了铂族金属在未来技术中将发挥关键作用。本文将围绕此会议以及其他文献对铂族金属的应用、供需和循环利用综述性进行报道。

关键词：铂族金属未来应用铑

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环境介质中铂族金属形态分析方法的研究进展

应用生态学报 2022年第12期33卷 3448-3456页

作者：刘战明曾悦李云琴穆景利吴名秀曹文珍福州大学环境与安全工程学院福州350108 福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350108 福建省水土流失遥感监测评估与灾害防治重点实验室福州350108 闽江学院地理与海洋学院福州350108

环境中铂族金属(PGMs)的赋存形态多样,形态分析对识别其生态风险具有十分重要的意义。本文综述了环境中3种主要铂族金属(铂、钯、铑)的形态分析方法,包括化学顺序提取、仪器联用技术及计算机模拟等,概述了这些方法的类型、特点及应用,... 详细信息

环境中铂族金属(PGMs)的赋存形态多样,形态分析对识别其生态风险具有十分重要的意义。本文综述了环境中3种主要铂族金属(铂、钯、铑)的形态分析方法,包括化学顺序提取、仪器联用技术及计算机模拟等,概述了这些方法的类型、特点及应用,同时阐述了它们存在的不足,并对未来发展方向进行了展望。化学顺序提取法普遍用于固相样品形态分析,当前研究中提出的提取条件和步骤多样,但不能很好地标准化;仪器联用技术在溶液元素形态分析上具有显著优势,毛细管电泳联用系统能够分离具有相同电泳能力的相似物质,但在分离能力和检出限方面不如液相色谱联用系统;计算机模拟则进一步拓展了形态分析的途径,能够实现复杂的形态计算。建议今后将多个方法进行结合,通过相互补充与完善,不断提高分析技术准确性。

关键词：铂族金属形态分析联用技术计算机模拟化学顺序提取

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床铂族金属富集过程及富集机制

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地质学报 2023年第11期97卷 3715-3736页

作者：陈学根苏尚国施南王跃张雅南郝金华刘翠杨宗锋中国地质大学地球科学与资源学院北京100083

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床是我国最主要的铂族等战略性关键金属宝库。金川矿床中铂族金属的富集过程和富集机制还存在很多争论。本文通过详细的矿物学及矿床学研究,厘定了金川矿床成矿阶段。成矿阶段可划分为硫化物矿浆结晶阶段、挥... 详细信息

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床是我国最主要的铂族等战略性关键金属宝库。金川矿床中铂族金属的富集过程和富集机制还存在很多争论。本文通过详细的矿物学及矿床学研究,厘定了金川矿床成矿阶段。成矿阶段可划分为硫化物矿浆结晶阶段、挥发分流体作用阶段及热液改造阶段。其中硫化物矿浆结晶阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿(Pn-a)-磁黄铁矿(Po-a)-黄铜矿(Ccp-a);挥发分流体作用阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿(Pn-b)-磁黄铁矿(Po-b)-黄铜矿(Ccp-b)-黄铁矿(Py-Ⅰ)-磁铁矿(Mag-Ⅰ)-菱铁矿-叶蛇纹石-磷灰石-铬铁矿-白云石-方解石(Cal-Ⅰ)-金云母。热液改造阶段的矿物组合为透闪石-绿泥石-蛇纹石-方解石(Cal-Ⅱ)-磁铁矿(Mag-Ⅱ)。高倍电子探针镜下发现,金川矿床铂族矿物与磁铁矿(Mag-Ⅰ)、黄铁矿(Py-Ⅰ)、铬铁矿、磷灰石、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿及菱铁矿等共生。金川铜镍硫化物矿床中铂族元素(PGM)矿物主要包括硫砷铱矿(IrAsS)、钯的铋化物、碲化物和硒化物、钯的金属互化物(PdAu_(2))、砷铂矿(PtAs_(2))、铂单质以及铂的金属合金(Pt-Fe)。其中大量的PGM分布于镍黄铁矿的裂隙中,或产于镍黄铁矿、磁黄铁矿及蛇纹石裂隙中。与磁铁矿、菱铁矿、铬铁矿、黄铜矿、磷灰石以及叶蛇纹石等矿物共生,指示PGE富集与氧化性流体加入密切相关。金川矿石镍黄铁矿(Pn-b)、磁黄铁矿(Pob)、黄铜矿(Ccp-b)、黄铁矿(Py-Ⅰ)、磁铁矿(Mag-Ⅰ)以及菱铁矿中高Co含量,表明流体在Co的超常富集过程中也起到了决定性作用。金川矿石中大量碳酸盐矿物、叶蛇纹石、金云母、磁铁矿、黄铁矿、铬铁矿以及富Cl磷灰石的出现;S、Mg元素呈网脉状分布于蚀变橄榄石和硫化物中,推测流体组分可能是一种富C富Cl的富含挥发分的高氧逸度流体。金川铬铁矿、磁铁矿(Ⅰ)、菱铁矿等矿物中高Ti、高Nb含量和高Nb/Ta比值,暗示此流体可能是一种高温的超临界流体。以上特征综合表明该特征流体对金川铜镍硫化物矿床中铂族元素等关键金属的超常富集起到了关键控制作用。当挥发分流体与残余硫化物矿浆相互作用及改造先存硫化物及橄榄石时,不仅会促使Os、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd进一步活化、富集,还会导致流体中PGE强烈富集,使得流体中的Pd、Se、Te、Bi、Pt含量不断提高,最终形成大量的PGM。综上所述,本文认为在岩浆演化晚期可能存在一种高氧逸度的富Cl富C的深源流体注入岩浆房,该深源挥发分流体对PGE及Co的迁移和超常富集起到了关键控制作用。

关键词：金川 Cu-Ni(PGE)硫化物矿床铂族金属富集过程富集机制

铁捕集铂族金属富集物的锌碎化-酸解原理及工艺研究

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稀有金属 2022年第1期46卷 57-66页

作者：丁云集崔言杰张深根北京科技大学新材料技术研究院金属材料循环利用研究中心北京100083 北京科技大学顺德研究生院广东佛山528399

废汽车尾气催化剂是铂族金属(PGMs)最重要的二次资源,铁捕集PGMs技术因环境友好、回收率高等优点成为研究的热点。本文以铁捕集得到的Fe-PGMs合金为研究对象,采用Zn粉在高温下对合金碎化、盐酸溶解碎化产物获得PGMs富集物以及王水浸出PG... 详细信息

废汽车尾气催化剂是铂族金属(PGMs)最重要的二次资源,铁捕集PGMs技术因环境友好、回收率高等优点成为研究的热点。本文以铁捕集得到的Fe-PGMs合金为研究对象,采用Zn粉在高温下对合金碎化、盐酸溶解碎化产物获得PGMs富集物以及王水浸出PGMs,详细讨论了Zn碎化、酸解对PGMs浸出规律的影响,揭示了Zn碎化Fe-PGMs合金机制。结果表明,Fe-PGMs合金碎化主要由合金中碳化物氧化形成裂缝,以及Zn蒸气在裂缝中氧化生成氧化锌致合金内应力增大引起。在空气气氛、Fe-PGMs与Zn质量比为4∶1、碎化温度1300℃、时间2 h条件下,实现了Fe-PGMs合金完全碎化,碎化产物主要为Fe_(3)O_(4),以及少量的FeO, Fe_(2)O_(3)和 ZnFe_(2)O_(4)。采用盐酸对碎化产物进行一次溶解,在H^(+)浓度为6.0 mol·L^(-1)、固液比1∶20、酸解温度70℃、时间2 h条件下,碎化产物溶解率达到97.87%,Pt,Pd和Rh浸出率分别为46.62%,80.24%和30.06%;最后采用王水浸出PGMs富集物,Pt,Pd和Rh总浸出率分别达到99.54%,99.87%和99.11%。本工艺环境优好、成本低,实现了Fe-PGMs合金高效碎化和溶解,提高了PGMs回收率。

关键词：铁捕集铂族金属氧致碎化酸解

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铂族金属萃取分离技术研究进展

有色金属（冶炼部分） 2023年第9期 30-42页

作者：殷喜平菅金鑫何学峰赵保槐丁云集郑环东张春晓张深根中国石化催化剂有限公司工程技术研究院北京101111 北京科技大学新材料技术研究院金属材料循环利用研究中心北京100083 北京科技大学顺德创新学院广东佛山528399

铂族金属(PGMs)是我国极度短缺的战略性金属,其循环利用是践行资源安全和“双碳”战略的重要途径。PGMs分离提纯是其循环利用的重要组成,但因性质相近,分离提纯难度大,严重制约PGMs行业可持续发展。为此,全面综述了PGMs分离提纯最新技术... 详细信息

铂族金属(PGMs)是我国极度短缺的战略性金属,其循环利用是践行资源安全和“双碳”战略的重要途径。PGMs分离提纯是其循环利用的重要组成,但因性质相近,分离提纯难度大,严重制约PGMs行业可持续发展。为此,全面综述了PGMs分离提纯最新技术,重点介绍了溶剂萃取和离子液体萃取的原理和应用情况,分析了萃取分离铂族金属的制约条件和发展趋势,为今后PGMs的分离提纯提供了研究思路和技术支撑。

关键词：铂族金属溶剂萃取离子液体分离提纯

铂族金属催化剂低温CO氧化研究近期进展（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2016年第11期37卷 1805-1813页

作者：林坚王晓东张涛中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室辽宁大连116023

CO氧化可能是多相催化领域最常见的反应,它不仅能作为探针反应研究催化剂结构、反应活性位等,而且在诸多实际过程如空气净化、汽车尾气污染物控制、燃料电池所用氢源净化等扮演重要角色.最早的CO氧化催化剂为霍加拉特剂,其组分主要为CuO... 详细信息

CO氧化可能是多相催化领域最常见的反应,它不仅能作为探针反应研究催化剂结构、反应活性位等,而且在诸多实际过程如空气净化、汽车尾气污染物控制、燃料电池所用氢源净化等扮演重要角色.最早的CO氧化催化剂为霍加拉特剂,其组分主要为CuO与Mn O_2混合氧化物,然而在实际应用过程中存在低温活性低、吸湿易失活等缺点.1987年,Haruta等发现湿化学法制备的氧化物负载Au催化剂表现出非常高的低温CO氧化活性及耐水稳定性,其Au粒子以纳米尺度分散,进而引发了催化研究领域的"淘金热"及纳米催化研究热潮.而CO氧化通常作为考察Au催化剂结构性质的探针反应,也成为考核其它金属催化剂是否具有高活性的判据之一.Pt族金属上CO氧化反应从Langmuir等研究开始至今已有100多年,然而低温下该金属催化剂活性与Au催化剂相比要低一个数量级.本质原因为Pt族金属上CO吸附较强,O_2吸附与活化受到抑制,而该步骤被认为是CO氧化的速控步,因而表现出较低的催化活性.通常Pt族金属催化剂需要100 oC以上CO才能脱附,O_2进而得以吸附.目前研究人员采取多种策略,其基本原则为削弱Pt族金属上CO吸附强度或者提供其它活性位供O_2吸附与活化.本综述将概括近十年来Pt族金属催化剂CO氧化研究进展,主要总结室温甚至超低温条件下的研究成果.高活性CO氧化催化剂主要是通过采用可还原氧化物为载体或助剂,或者改变催化剂表面性质如使表面富OH基物种来形成.Au催化剂的研究发现,改变金属粒子尺寸极有可能获得不同寻常的催化性能,而常规的Pt族金属催化剂研究主要是在纳米尺度.近期人们发现逐渐减小Pt族金属粒子尺寸,从纳米到亚纳米甚至单原子时,其电荷状态逐渐呈正价形式,这有利于削弱其CO吸附强度.此外,可通过增强金属载体间的相互作用,改变金属载体接触方式,如从核壳到交叉结联结构,构筑出更多的金属载体界面,使得O_2更容易吸附与活化或稳定更多的OH基物种进而在此界面与吸附的CO反应.伴随着表征技术的发展,CO氧化机理的认识也更加深入,这给催化剂的设计带来更多新的思路.(1)改变CO吸附活化位,将CO吸附活化位从金属转移到载体上,从而大大降低CO吸附强度,活化的CO物种在反应过程中容易溢流到金属载体界面处,这甚至有利于超低温度下(–100℃左右)CO氧化.(2)改变O_2活化形式.O_2通常在Pt族金属上容易以解离氧原子形式存在,通过改变载体、金属载体界面性质使得O_2以分子氧形式活化,如形成超氧或过氧物种,这有利于降低CO氧化的活化能垒,进而提高其低温甚至超低温下CO氧化活性.今后,设计并合成出在超低温度下能够氧化CO的Pt族金属催化剂将成为CO氧化催化剂研究的重要方向之一.

关键词：一氧化碳氧化金铂族金属低温尺寸效应界面

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铂族金属二次资源火法回收技术现状及进展

贵金属 2022年第1期43卷 76-85页

作者：杨壮郭宇峰王帅董海刚杨凌志陈凤中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 贵研铂业股份有限公司稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室昆明650106

从铂族金属二次资源中回收铂族金属,对于解决我国铂族金属的供需矛盾及可持续发展具有重要意义。火法工艺回收在工业生产上应用多、技术较成熟。本文详细总结了火法回收铂族金属工艺研究进展,其中以铅、铜、铁、锍等金属捕集法在工业上... 详细信息

从铂族金属二次资源中回收铂族金属,对于解决我国铂族金属的供需矛盾及可持续发展具有重要意义。火法工艺回收在工业生产上应用多、技术较成熟。本文详细总结了火法回收铂族金属工艺研究进展,其中以铅、铜、铁、锍等金属捕集法在工业上应用较多、技术较成熟,其中铁捕集法、铜捕集法回收率高、发展前景广阔;高温氯化挥发法对设备要求高、产生有毒气体;焚烧法仅适用于处理炭质载体催化剂;未来需针对火法回收工艺中存在的相关问题进行深入基础研究,同时开发高效清洁回收新方法,实现我国铂族金属二次资源的高效清洁循环利用。

关键词：铂族金属二次资源火法回收金属捕集

基于铂族金属卟啉的金属-有机框架的研究进展

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中国科学：化学 2022年第8期52卷 1331-1340页

作者：黄永晟莫其洁董聚荣张利苏成勇生物无机与合成化学教育部重点实验室中山大学化学学院广州510006

卟啉金属-有机框架(porphyrinic metal-organic frameworks,PMOFs)是一种基于卟啉或者金属卟啉的多孔框架材料.用卟啉配体来构筑金属-有机框架具有以下优势:卟啉大环具有刚性平面的几何构型;卟啉具有很好的热以及化学稳定性;容易进行卟... 详细信息

卟啉金属-有机框架(porphyrinic metal-organic frameworks,PMOFs)是一种基于卟啉或者金属卟啉的多孔框架材料.用卟啉配体来构筑金属-有机框架具有以下优势:卟啉大环具有刚性平面的几何构型;卟啉具有很好的热以及化学稳定性;容易进行卟啉环上的官能化改造;几乎所有的金属元素都可以引入到卟啉环的中心,同时卟啉环周围也可以引入具有电子或者位阻效应的官能团,这样形成的金属卟啉配体可以参与各种催化反应.在多种金属卟啉中,铂族金属卟啉由于铂族金属自身独特的催化性质,尤其是在光催化、卡宾/氮宾转移和X-H(X=C、Si)键活化反应中具有优异的催化性能,使得其合成的PMOFs在多种催化领域具有巨大的应用潜力.本文中,我们首先介绍了基于铂族金属PMOFs的合成策略,然后介绍了这些PMOFs的结构,随后根据实例,介绍了它们具有的催化优势及面临的问题,并对其未来发展进行了展望.

关键词：金属-有机框架卟啉铂族金属异相催化

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汽车中报废尾气催化剂的性质及失效原因

同济大学学报(自然科学版) 2023年第11期51卷 1745-1752页

作者：孙士强靳晨曦贺文智李光明朱昊辰黄菊文同济大学环境科学与工程学院上海200092

由于缺乏对废尾气催化剂的全面表征,导致对其物理化学性质及失效原因的了解不完全,影响其中铂族金属的回收。为此,对报废尾气催化剂进行了化学组成和物相、表面元素、微观形貌、粒度、比表面积和热稳定性等一系列性质表征分析,得出其失... 详细信息

由于缺乏对废尾气催化剂的全面表征,导致对其物理化学性质及失效原因的了解不完全,影响其中铂族金属的回收。为此,对报废尾气催化剂进行了化学组成和物相、表面元素、微观形貌、粒度、比表面积和热稳定性等一系列性质表征分析,得出其失效原因主要包括铂族金属硫化及磷化中毒、催化剂表面积碳吸附、铂族金属氧化、烧结团聚及铂族金属在载体内的包裹、比表面积和总孔体积缩小等。

关键词：固体废物三元催化剂铂族金属分析表征失效原因