[发明专利]水溶性硝酸钯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种水溶性硝酸钯的制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，贵金属功能材料催化剂，被广泛用于工业中。特别是汽车工业。从上世纪70年代起，汽车尾气净化用功能材料催化剂大量推广使用，并很快发展为国内用量最大的功能材料催化剂。作为国内贵金属功能材料催化剂中的 “贵簇催化剂”，硝酸钯主要作为涂层配方之一，使用在汽车尾气净化催化剂载体上。汽车尾气净化剂市场年需求硝酸钯约70-120吨/年，折合金属钯需求量30-50吨/年。发达国家国民经济总产值的20%~30%直接来自催化剂和催化反应。化工产品生产过程中85%以上的反应都是在催化剂作用下进行的。据分析表明，世界上50%的钯、40%的铂和70%的铑都应用于催化剂的制备。不久的未来功能材料催化剂在化学新领域的研究和开发中会有着越来越广泛的应用前景。根据相关的分析，预测到2015年全球功能材料催化剂剂市值将达到60亿美元。

近些年来随着社会的不断进步和人们生活水平的不断提高，人们对医药、食品、环境等领域提出了更高的要求，因此对功能材料催化剂的研究与开发也随之进入了一个高速发展的新阶段。每年都有几十种新的催化剂应用于生产中，每年都有数以千计有关新的催化剂研究开发的学术论文发表，已经形成了一个巨大的催化剂市场。据估计每年功能材料催化剂在全球的交易额有几千亿美元。由于国外硝酸钯制备工艺的成熟与完善，硝酸钯被广泛应用于汽车行业、双氧水行业以及碳载体催化剂上。目前国内双氧水行业及碳载钯催化剂上，主要使用氯化钯，只有高端产品上才使用硝酸钯。

目前硝酸钯产业在国内的发展十分缓慢，而国外硝酸钯产业发展已十分成熟。与国外硝酸钯相比，国内的硝酸钯在钯含量控制的精确度，产品酸度，以及产品杂质含量控制等方面，还存在十分巨大的差距。国外硝酸钯生产商的钯含量误差控制在正负千分之一以内，而国内生产商远远达不到这一标准；国外产品的酸度都是由机器和试剂等客观条件控制，酸度固定易控。而国内主要靠生产人员主观判断调整，酸度波动难控；国外杂质控制严格，从产品原料源头就开始控制，国内的原料虽然含量达标，但杂质成份难以把控，导致硝酸钯产品杂质超标的情况十分多见。

由于国内硝酸钯生产技术的不稳定性及产品品质不高，国外销售钯生产商在国内抢占了大量市场。又由于硝酸钯产品检测的难度（比如产品含量的检测存在误差），目前硝酸钯的使用厂商倾向于使用国外品牌的产品，且一旦使用，不轻易更改品牌。这使国外品牌的硝酸钯销售稳定，持续，不愁卖。此种情况下，国内硝酸钯生产商把重点放在攻克产品钯含量精确性、产品酸度、产品杂质等问题上，以赚取微薄的加工费，而国外销售钯生产商却将利润点锁定在了赚取金属价格差的巨额利润上。硝酸钯产品的价格以钯计价，加上加工费确定产品销售价。目前国外品牌的硝酸钯的钯计价模式基本如下，BULLIONDESK网站（一个国际贵金属价格的权威网站）钯价÷31.1035×汇率×1.17，这样算下来的钯价远高于国内采购的钯价，这种计价模式为国外硝酸钯的生产商代来了巨额利润。

铂族金属具有优良的催化活性，较高的选择性、较长的使用寿命和可回收再生等优点，其研究和开发对工业和社会发展意义重大，今后许多领域必将是铂催化剂大显身手的时代。

目前研究的贵金属非晶态合金有铂、金、钯、铑、铱等合金系。主要用途是催化剂、磁电机材料、电极材料、储氢材料、高强度材料、焊料等。贵金属应用极广，在高新技术的发展中处于重要地位。随着科学技术的发展，其应用领域和用途还会扩大，起越来越重要作用。

作为钯催化剂制备的关键材料，钯前驱体对钯催化剂的活性、选择性和使用寿命等有着极大地影响。从目前的调研看，80%左右的国内制造商均采用氯化钯，因为这类配合物最容易得到，但是用它们做成的催化剂在制药领域、汽车尾气催化剂领域不太适用，很多试验发现微量的氯会降低催化剂的活性和使用寿命。催化剂中的氯来源于含氯的氯化钯前驱体化合物。为此，近年在世界主要的汽车尾气净化催化剂生产商（如 BASF、UMICORE、Johnson-Matthey）均采用硝酸钯化合物（Pd(NO3)₂.nH₂O）作前驱体，前驱体的研究也主要集中在钯的硝酸化合物上，硝酸钯化合物（Pd(NO3)₂.nH₂O）可从活性钯粉与硝酸反应直接制备，它不溶于水，可溶于硝酸。采用硝酸化合物作前驱体制备出来的催化剂对CO、HC 和 NO_X的转化率明显高于氯化钯。