Платиновый черный ( Pt black ) - мелкодисперсный порошок платины с хорошими каталитическими свойствами. Платиновый черный получил свое название из-за его черного цвета. Его используют по-разному; в качестве тонкопленочного электрода, катализатора на мембране топливного элемента или в качестве каталитического зажигания горючих газов для газовых ламп, духовок и горелок с самовоспламенением.
Использует
Тонкопленочный электрод
Платиновая сажа широко используется в качестве тонкой пленки, покрывающей твердый платиновый металл, для формирования платиновых электродов для применения в электрохимии . Процесс покрытия платиновых электродов таким слоем платиновой черни называется «платинированием платины». Платинированная платина имеет истинную площадь поверхности, намного превышающую геометрическую площадь поверхности электрода, и, следовательно, проявляет действие, превосходящее действие блестящей платины.
Мембранный катализатор топливного элемента
Платиновый черный порошок используется в качестве катализатора в топливных элементах с протонообменной мембраной . Обычно платиновую чернь распыляют с помощью ультразвукового сопла или напрессовывают горячим способом на мембрану или газодиффузионный слой. Суспензия платиновой сажи и углеродного порошка в растворах этанол-вода служит для оптимизации однородности покрытия, электропроводности и, в случае нанесения на мембрану, для предотвращения обезвоживания мембраны во время нанесения.
Каталитическое зажигание горючих газов
Исторически сложилось так, что многие газовые лампы, духовки и горелки с самовозгоранием использовали платиновую чернь, чтобы катализировать окисление небольшого количества газа, зажигая устройство без спички или искры. Это особенно хорошо работает для генераторного газа , городского газа и древесного газа, которые содержат значительную долю газообразного водорода (H 2 ), который особенно хорошо катализируется платиновой сажей.
Производство черного платинового порошка
Черный порошок платины может быть изготовлен из хлороплатината аммония путем нагревания при 500 ° C в расплавленном нитрате натрия в течение 30 минут с последующим выливанием расплава в воду, кипячением, промывкой и восстановлением коричневого порошка (предположительно диоксида платины) газообразным водород до платиновой черноты. [1]
Процесс платинизации металлической платины
Перед платинированием поверхность платины очищается погружением в царскую водку (50% раствор, т.е. 3 объема 12 моль / кг HCl, 1 объем 16 моль / кг HNO 3 , 4 объема воды). [2]
Платинизацию часто проводят из водного раствора 0,072 моль / кг платинохлористоводородной кислоты и 0,00013 моль / кг ацетата свинца при плотности тока 30 мА / см 2 в течение до 10 минут. В процессе на аноде выделяется хлор; взаимодействие хлора с катодом предотвращается за счет использования подходящего сепаратора (например, стеклянной фритты ). [2]
Другой автор [1] рекомендует гальванику с плотностью тока 5 мА / см 2 , меняя полярность каждые 30 секунд в течение 15 минут.
После платинизации электрод следует промыть и хранить в дистиллированной воде. Электрод теряет свои каталитические свойства при длительном контакте с воздухом. [ необходима цитата ]
Процесс нанесения гальванического покрытия черной платиной на платину был изобретен Ламмером и Курлбаумом, когда они не смогли воспроизвести платиновую фольгу Лэнгли, покрытую черной лампой, для болометров . [3] [4] [5] [6] Когда платиновая сажа не прилипала к катоду, они обнаружили, что добавление около 1% сульфата меди к платинохлористоводородной кислоте в электролите улучшило результаты. Позже они обнаружили, что гораздо меньшая часть ацетата свинца работает лучше, чем сульфат меди.
Губка из платинового металла
Платиновая губка - это пористая, серовато-черная форма платины, которая может адсорбировать большое количество газа, такого как водород или газообразный кислород, что позволяет использовать ее в качестве катализатора во многих газовых реакциях, таких как окисление аммония. Его также можно использовать для воспламенения горючих газов. Он используется в качестве сырья для электронных приборов, химической промышленности и прецизионных сплавов. Его также можно использовать в качестве поверхностно-активного вещества . Он растворим в царской водке и образуется из массы металлических частиц.
CAS | 7440-6-4 |
Формула Вес | 195,08 |
Чистота | Pt≥99,9% |
Появление | Черный порошок |
Температура плавления | 1769 ℃ |
Точка кипения | 3827 ℃ |
Плотность | 5,78 г / мл |
Растворимость | Растворим в царской водке ; Нерастворим в воде и неорганической кислоте. |
Он состоит из массы платиновых частиц со следующими характеристиками:
- Содержание платины (Pt) ≥99,9%
- Содержание железа (Fe) : ≤0,005%
- Удельная поверхность: 40 ~ 60 м 2 / г
- Размер частиц: <10 нм
- Опасный код: F
- Опасный уровень: R11
- Уровень безопасности: S16
- Номера ООН: 3089
Его получают путем погружения асбеста в платинохлористоводородную кислоту или хлороплатинат аммония . Затем вещество сжигают, чтобы получить платиновую губку. В качестве альтернативы его можно получить путем сильного нагревания хлороплатината аммония . Его каталитические свойства меняются в зависимости от специфики производства. [1]
Потенциал платинированной платины по сравнению с блестящей платиной
В насыщенной водородом соляной кислоте блестящий платиновый электрод принимает положительный потенциал по сравнению с платиновым черным при нулевом общем токе (+ 340 мВ при комнатной температуре). При повышении температуры до 70 ° C разность потенциалов упала до нуля. [7] Причина этого не совсем ясна, хотя было предложено несколько объяснений.
Смотрите также
- Стандартный водородный электрод
- Перенапряжение
- Катализатор Адамса (диоксид платины)
- Никель Ренея (катализатор)
Рекомендации
- ^ a b c Миллс, А., «Морфология пористой платины: платинированная, губчатая и черная», Platinum Metals Review, 51, 1, январь 2007 г. https://www.technology.matthey.com/pdf/52-pmr-jan07 .pdf
- ^ a b Д. Т. Сойер, А. Собковяк, Дж. Л. Робертс-младший, "Электрохимия для химиков, 2-е издание", John Wiley and Sons, Inc., 1995.
- ^ Feltham, AM; Спиро, М. (1971). «Платинированные платиновые электроды». Химические обзоры . 71 (2): 177–193. DOI : 10.1021 / cr60270a002 .
- ^ Lummer, O .; Курлбаум, Ф. (1892). "Bolometrische Untersuchungen" . Annalen der Physik und Chemie . 46 : 204.
- ^ Lummer, O .; Курлбаум, Ф. (1894). "Bolometrische Untersuchungen für eine Lichteinheit" . Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin : 229.
- ^ Курлбаум, Ф .; Люммер, О. (1895). "Ueber die neue Platinlichteinheit der Physikalischtechnischen Reichsanstalt" . Verhandlungen der Deutschen Physikalische Gesellschaft zu Berlin . 14 (3): 56.
- ^ DJIves, GJ Janz, "Электроды сравнения, теория и практика", Academic Press, 1961, стр.88.