Palladium em póé uma substância química com partículas de pó preto. Fórmula Molecular PD, CAS 7440-05-3. O carbono de paládio é um catalisador, que é insolúvel em todos os solventes orgânicos e soluções ácidas. É feito carregando o paládio de metal no carbono ativado, e sua principal função é catalisar a hidrogenação de hidrocarbonetos insaturados ou CO. O carbono de paládio tem as características de alta reducibilidade de hidrogenação, boa seletividade, desempenho estável, pequena proporção de alimentação em uso, uso repetível e recuperação fácil. É amplamente utilizado no processo de refino de redução de hidrogenação da indústria petroquímica, indústria farmacêutica, indústria eletrônica, indústria de especiarias, indústria de corantes e outros produtos químicos finos.
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Fórmula química |
Pd |
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Massa exata |
106 |
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Peso molecular |
106 |
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m/z |
106 (100.0%), 108 (96.8%), 105 (81.7%), 110 (42.9%), 104 (40.8%), 102 (3.7%) |
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Análise elementar |
PD, 100,00 |
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O carbono de paládio (PD/C) é um catalisador eficiente suportado em carbono ativado pelo Metal Palladiu. Suas propriedades físicas e químicas únicas, como alta área de superfície específica, excelente atividade catalítica e seletividade, tornam -o um material central indispensável na indústria química moderna.
1. Hidrofinante
Palladium em póé um catalisador -chave para dessulfurização de hidrogenação (HDS), desnitrificação de hidrogenação (HDN) e desmetalização de hidrogenação (HDM) no refino de petróleo. Por exemplo, no processo de refinar o ácido tereftálico (PTA), o carbono palladiu pode catalisar eficientemente a redução de hidrogenação das impurezas nos produtos de oxidação do xileno, convertendo 4-carboxibenzaldeído (4-CBA) em álcool facilmente separáveis, aumentando a pureza da necessidade de pTA para pta.
Suporte de dados: mais de 80% da capacidade global de produção de PTA adota a tecnologia catalítica de carbono Palladiu, e uma única unidade consome cerca de 5 a 10 toneladas de catalisador de carbono Palladiu por ano.
2. Hidrogenação de hidrocarbonetos insaturados
O carbono de paládio exibe alta seletividade nas reações de hidrogenação de olefinas e alcinos.
Por exemplo, na produção de etileno, o acetileno pode ser seletivamente hidrogenado ao etileno através da catálise de carbono de palladiu, evitando hidrogenação excessiva para produzir etano e aumentar o rendimento de etileno em 15% a 20%.
Vantagens técnicas: Comparado aos catalisadores tradicionais de Lindra, o carbono Palladiu pode obter conversão eficiente em baixas temperaturas (50-100 graus) e baixas pressões (1-5 MPa), reduzindo o consumo de energia em mais de 30%.
3. Hidrogenação de compostos aromáticos
O carbono de paládio pode catalisar a hidrogenação de hidrocarbonetos aromáticos, como benzeno e naftaleno. Por exemplo, no processo de hidrogenação de benzeno ao ciclo -hexano, o catalisador de carbono de paládio reduz a temperatura da reação de 300 graus a 150 graus, a pressão de 10 MPa a 3 MPa e a seletividade do ciclohexano atinge mais de 99%.
1. Síntese de drogas quirais
A reação assimétrica de hidrogenação catalisada pelo carbono Palladiu é uma das tecnologias principais para a síntese de medicamentos quirais. Por exemplo, na síntese da paroxetina antidepressiva, a hidrogenação assimétrica de carbono de Palladiu, produzia intermediários de álcool quiral com um excesso enantiomérico (valor EE) de 99,5%, reduzindo significativamente os custos subsequentes subseqüentes.
Caso: Depois que a Pfizer adotou a tecnologia catalítica de carbono Palladiu, a produção anual de paroxetina aumentou de 50 toneladas para 200 toneladas e o custo por tonelada diminuiu 40%.
2. Construção de compostos heterocíclicos
O carbono de paládio pode catalisar a formação de ligações de CN e CO e construir estruturas heterocíclicas como indol e piridina.
Por exemplo, na síntese do imatinibe antitumoral, a reação de acoplamento catalisada por carbono Palladiu da anilina e cloropiridina aumentou o rendimento de 60% para 92% e o tempo de reação foi reduzido de 24 horas para 4 horas.
Avanço tecnológico: Através da aplicação do catalisador de carbono Nano Palladiu (tamanho de partícula 2-5 nm), a atividade da reação é aumentada 3 vezes e a dosagem do catalisador é reduzida em 80%.
3. Purificação de intermediários de medicamentos
O carbono de paládio pode ser usado para remover grupos tóxicos, como halogênios e grupos nitro de intermediários farmacêuticos. Por exemplo, na síntese da ceftriaxona antibiótica, a remoção catalisada por carbono de Palladiu de átomos de cloro dos intermediários resultou em um aumento na pureza do produto de 95% para 99,9%, atendendo aos padrões do FDA.
1. Preparação de materiais semicondutores
O processo de deposição de vapor químico catalítico de carbono de paládio (CVD) é a chave para a preparação de filmes finos à base de silício de alta pureza. Por exemplo, no revestimento de células solares, o carbono de paládio catalisa a decomposição de silano (SIH ₄) para gerar filmes finos de silício amorfo uniforme e denso, aumentando a eficiência da conversão fotoelétrica em 5% a 8%.
Dados: A indústria fotovoltaica global consome aproximadamente 200 toneladas de catalisadores de carbono de paládio anualmente, representando mais de 60% do uso da indústria eletrônica.
2. Produção de pasta condutiva
O carbono de paládio, como aditivo de fase condutor, pode aumentar significativamente a condutividade e a adesão da pasta de prata e da pasta de cobre. Por exemplo, na fabricação de eletrodos de tela sensível ao toque, a adição de 0,5% de pasta de prata de carbono de paládio pode reduzir a resistência ao contato a 10 Ω · cm e prolongar a vida útil do serviço a mais de 100000 vezes.
Vantagens técnicas: o carbono de paládio tem melhor resistência a oxidação do que puraPalladium em póe pode inibir a agregação de partículas de prata e manter a estabilidade da rede condutiva durante a sinterização de alta temperatura (300-500 graus).
Purificação eletrônica de gás
A membrana de paládio (espessura 0,1-0,5 μm) é o material do núcleo para purificação de hidrogênio. Por exemplo, na produção de gás hidrogênio de grau de semicondutores (nível 9N), a membrana palladiu penetra seletivamente moléculas de hidrogênio através do mecanismo de difusão de dissolução, que pode remover impurezas como CO e CO ₂ ao nível de PPB, atendendo aos requisitos da fabricação de chips.
Mercado: O tamanho do mercado global da membrana de palladiu excede 500 milhões de dólares americanos, com uma taxa de crescimento anual de 12%, usada principalmente em linhas de produção de wafer de 12 polegadas.
1. Tratamento de águas residuais
A tecnologia de hidrogenação catalítica de carbono de paládio pode degradar eficientemente poluentes orgânicos. Por exemplo, no tratamento de impressão e tingimento de águas residuais, a redução de hidrogenação catalisada por carbono de Palladiu para a anilina atinge uma taxa de remoção de COD acima de 95%e o tempo de reação é reduzido de 72 horas nos métodos biológicos tradicionais para 2 horas.
Caso: Após a adoção da tecnologia catalítica de carbono Palladiu em um parque industrial químico, o custo do tratamento de águas residuais diminuiu de 50 yuan por tonelada para 15 yuan, economizando mais de 10 milhões de yuan em despesas operacionais anuais.
2. Purificação de gás residual
O catalisador suportado por carbono de paládio é o componente central do catalisador de três vias (TWC) para escape de automóveis.
Por exemplo, nos veículos nacionais de gasolina padrão VI, a eficiência de conversão da catálise de carbono Palladiu para CO, HC e NOx atinge 98%, 95%e 90%, respectivamente, atendendo aos requisitos de limite de emissão.
Tendência tecnológica: Com o aumento dos preços da palladiu, o desenvolvimento de catalisadores de liga ternária de platina de platina de Palladium se tornou um tema quente na indústria, reduzindo o uso de paládio em 30% a 50% através de efeitos sinérgicos.
3. Remediação do solo
A tecnologia de redução catalítica de carbono de paládio pode remediar solo contaminado por metais pesados. Por exemplo, na correção de locais contaminados com cromo hexavalente, a redução de pó catalisada com carbono Palladiu de Cr (VI) para RC (III) reduz a toxicidade em 99% e reduz o ciclo de remediação de 2 anos nos métodos químicos tradicionais para 6 meses.
1. Desenvolvimento de energia de hidrogênio
O carbono de paládio é um material -chave para células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC). Por exemplo, na reação de redução de oxigênio catódico (ORR), os catalisadores suportados por carbono de paládio podem aumentar a densidade de potência da bateria para 1,5 W/cm ² e aumentar sua vida útil a mais de 5000 horas.
Progresso de pesquisa e desenvolvimento: Ao construir um catalisador de átomos de carbono de nitrogênio Palladiu (PD-NC), a atividade da ORR foi aumentada em 10 vezes e o custo foi reduzido em 60%.
Portador de hidrogênio orgânico líquido (LOHC)
A reação de hidrogenação/desidrogenação catalítica de carbono paládio é o núcleo da tecnologia LOHC. Por exemplo, no sistema de tolueno metilciclo-hexano, a hidrogenação catalisada por carbono de paládio do tolueno pode armazenar gás hidrogênio com uma densidade de energia de 6,5% em peso e uma eficiência de desidrogenação de 99%, atendendo à demanda por armazenamento de hidrogênio a bordo.
Potencial de mercado: Espera -se que o mercado global de LOHC cresça de US $ 200 milhões em 2025 para US $ 2 bilhões em 2030, com uma taxa de crescimento anual composta de 58%.
Conversão de biomassa
A despolimerização de lignina catalisada por carbono de paládio pode produzir produtos químicos de alto valor agregado. Por exemplo, na conversão de acumulação de milho, o carbono de paládio catalisa a degradação da lignina em compostos fenólicos, como vanilina e siringaldeído, com um aumento de 10% na hidrólise ácida tradicional para 35%.
Benefícios ambientais: comparados aos combustíveis fósseis, as rotas de biomassa reduzem a pegada de carbono em 70%, atingindo as metas de neutralidade de carbono.
Existem muitos métodos para prepararPalladium em pó, incluindo método catalítico, método de metal alcalino, método eletroquímico, etc.
O método catalítico, também conhecido como método de redução catalítica, refere -se a um método para obter compostos de carbono de paládio por transferência atômica ou interação interatômica de produtos de reação sob a ação do catalisador. Geralmente, os métodos de preparação de oxidação catalítica são redução catalítica, troca iônica, redução catalítica, etc. Geralmente, a oxidação catalítica é realizada pela transferência de átomos de metais nobres sem solvente e átomo para interação e átomo e transferência de átomos sob a ação do catalisador. O custo desse método é baixo. No entanto, os átomos metálicos à base de paládio não podem trocar completamente com outros átomos de metais nobres e existem no catalisador, o que afeta a combinação entre átomos metálicos à base de platina e átomos de metais nobres e a formação e transferência de compostos.
O método de metal alcalino também é chamado de método de metal alcalino. Refere -se ao método de preparar compostos de paládio por reação química de metais alcalinos e elementos do grupo de platina. O método de metal alcalino, também conhecido como método de metalização alcalina, é um dos métodos para obter compostos de carbono de paládio, reagindo precioso sódio metálico (NaCl) contendo um grande número de átomos de platina com outros sais metálicos (NaAL) in paládio compostos para convertê -los em elementos de platina e compostos de platina. O método de metal alcalino pode produzir jóias de alta pureza sem catalisador em condições de reação leve; No entanto, devido à alta temperatura da reação química (geralmente 200 ~ 300 graus) e grande quantidade de catalisador (geralmente representando mais de 90% dos elementos do grupo de platina), o corpo de jóias de alta pureza não pode ser preparado.
O método eletroquímico é um método que usa a reação química para fazer com que os elementos do grupo de platina reagam com íons catalisadores ou metal para gerar óxido de paládio. Em geral, o método eletroquímico é usar um reator eletroquímico para reagir íons metálicos contendo platina (como Au, Cu, etc.) no eletrodo. O catalisador participa diretamente da reação, enquanto os compostos baseados em platina são reduzidos a compostos de platina devido à sua forte redutibilidade, mas essa reação levará à corrosão de compostos baseados em platina por íons metálicos, o que requer a adição de eletrólito para proteção. Este método também possui dois obstáculos: baixa concentração de reagente (apenas 1-3 g/L) e baixo rendimento (apenas cerca de 1%). No entanto, muitos tipos de compostos de paládio podem ser obtidos por esse método.
Na síntese orgânica de compostos de carbono de paládio, os íons metálicos são geralmente usados como catalisadores para gerar átomos de platina e átomos de paládio através de diferentes ligações químicas. Os átomos de paládio são formados principalmente em duas cadeias laterais de catalisador de paládio. Além disso, os compostos de carbono de paládio também podem reagir com alguns íons metálicos para formar outros compostos por meio de reação incompleta com elemento de carbono sob condições de redução, preparando assim outros compostos. Por exemplo, o alceno de platina é reduzido para obter trietanolamina; A etanolamina foi obtida por reação incompleta da acrilamida de etanolamina do pteno; O alceno de paládio foi obtido por reação incompleta da acrilamida de alceno de platina e etanolamina;Palladium em pófoi obtido por reação incompleta da acrilamida alceno de platina; O PT PD foi obtido por reação incompleta da acrilamida de Ptene. Nessas reações, alguns pequenos produtos ou produtos intermediários, como a acrilamida de pladium platina (PVDF) ou hidrocarbonetos aromáticos, também serão produzidos.
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