氯铂酸的应用

背景^[1][2]

铂作为一种重要的铂族金属，具有优良的物理和化学性能，而被广泛应用于汽车工业、电子工业、石油化工、燃料电池行业、医药领域、航空航天领域、首饰行业、烟草行业等领域。在医药化工领域中，铂通常的应用方式是以铂基化合物为出发点进行进一步转化，进而获得含铂的有效成分。

氯铂酸易溶于水，溶于乙醇、乙醚。在氯气中或在干燥的氯化氢中加热时生成PtCl₄。可被少量的亚硫酸还原为 H₂PtCl₄，过量时，生成亚硫酸络合物。与铵盐反应生成黄 色沉淀，与SnCl₂反应生成红褐色，遇KI溶液形成褐色。氯铂酸是最重要的铂基化合物之一，其应用十分广泛，可用于制备含铂催化剂、铂镀层以及其他含铂化合物，还可以在分析化学中用于检验钾离子、铵离子。

传统的氯铂酸合成方法为，首先由用王水将铂完全溶解，过程会产生大量的氮氧化物，为了保证溶解的效率，通常加入明显过量的王水。然后向溶解了铂的溶液中分批次加入盐酸进行赶硝的操作，将过量的王水中的硝酸根除去。传统的方法中所用的赶硝操作存在明显的不足，首先赶硝操作相对来说比较耗时，其次赶硝操作又会再次产生大气污染物氮氧化物，再者硝酸根是否除尽会对产品质量造成直接的影响。

传统方法使用赶硝操作是为了将体系中多余的硝酸根除去，以保证氯铂酸产品的质量。如果通过合成工艺上的改进来彻底排除硝酸根在氯铂酸溶液中的存在，即可避免赶硝操作带来的负面影响。事实上，王水在传统的氯铂酸合成方法中主要有两方面的作用，一方面硝酸作为氧化剂，另一方面盐酸提供氯离子与铂发生配位，二者共同作用使铂氧化成氯铂酸。从氯铂酸的化学组成上来说，后者的作用必不可少，氧化剂时，其被还原后的生成物是水，过量的双
氧水还可以直接通过加热挥发的方式除去，是一种很实用的氧化剂。

应用^[3][4][5][6]

氯铂酸可用于沉淀K+、Rb+、Cs+、NH4+、Tl3+，可作沉淀剂、催化剂、电镀液，供制石棉、铂绵等。其应用举例如下：

1. 氯铂酸催化剂在聚碳硅烷与二乙烯基苯交联中的应用。

为了提高聚碳硅烷与二乙烯基苯( polycarbosilane/ divinylbenzene，PCS/DVB) 硅氢化交联反应程度，采用改性氯铂酸催化的方法对PCS/ DVB 交联进行了研究。 研究表明： 氯铂酸催化性能与其用量、交联温度、以及 PCS 相对分子量有关。

当固体 PCS 相对分子量低于 1 500，该反应中氯铂酸催化剂的用量为 12. 5×10 ^-6 ，低分子量 PCS 中 Si—H 含量较高，且分子链支化程度低，易发生硅氢化反应； 高分子量 PCS 中Si —H 含量较低，且分子链自身支化程度高，活性基团被包裹于大分子链中，其 Si—H 键参加反应空间位阻大。 氯铂酸催化剂在低温下催化作用不明显，催化交联的反应温度在 150 ℃。

2. 氯铂酸材料作电极制造汽车氧传感器。

汽车氧传感器采用氯铂酸作为电极涂覆氧化锆芯，做催化作用。从而大大节省稀有金属铂，提高产品的稳定性和可靠性。采用氯铂酸，含铂(以Pt计)≥37%，硝酸盐≤0.03，硝酸可溶物≤0.15；本发明的制备方法：将一定浓度与纯度的氯铂酸用松油醇按体积比1∶0.5进行稀释，采用提拉、烘干工艺，然后将陶瓷基体盛放在中温匣钵中烧结，这样既可得到性能稳定一致的氧化锆芯，又可节约用铂约30%；本发明是最先进的氯铂酸材料作电极制造汽车氧传感器的方法之一。

3. 制备铂炭催化剂。

包括步骤：一、配制氯铂酸醇溶液，将氯铂酸定容于醇溶剂一中，配制成氯铂酸醇溶液；二、配制氢氧化钠溶液，将氢氧化钠溶于醇溶剂二中，配成氢氧化钠醇溶液；三、制备活性炭负载铂炭催化剂，在活性炭载体中加入预先配制好的氯铂酸醇溶液，再加入氢氧化钠醇溶液，进行微波还原；四、冷却干燥，步骤三微波还原结束之后，将混合物冷却至室温，加入与混合物等体积的去离子水，抽滤洗涤，将催化剂真空干燥；操作快速简单，工艺稳定性和重复性好，活性组分颗粒分布均匀，粒度范围窄，据氢氧化钠的量和溶剂的量实现粒径可控；该方法制备的催化剂活性高，稳定性好。

4. 制备一种染料敏化太阳能电池铂电极。

包括以下步骤：1)将玻璃基底或者柔性基底在超声清洗机中浸泡清洗。2)在水浴加热搅拌下，将乙基纤维素按质量百分比缓慢加入松油醇液体中，形成有机载体；3)将分析纯氯铂酸预先溶解于松油醇液体中，加入有机载体中，搅拌均匀，制成氯铂酸浆料，氯铂酸浆料中氯铂酸的百分比范围为0.1%~1.0%；4)采用丝网印刷工艺，将配制好的浆料均匀涂覆在清洗干净的导电玻璃基底或者柔性基底上；5)经过烧结后，在导电玻璃的基底上或者柔性基底上形成均匀的大面积铂电极。本发明可以提高电池的光电转换效率，制备的电池具有较好的重复性。

制备^[2]

盐酸双氧水混合溶液制备氯铂酸的新工艺使用海绵铂为铂原料，用过量王水将其溶解，再将溶解得到的氯铂酸还原成活性铂粉，最后用盐酸双氧水混合溶液将活性铂粉溶解即可得到不含硝酸根的氯铂酸溶液。制备过程可分为六步，具体过程如下：

1) 在 2 L 圆底烧瓶中加入 10 g 海绵铂，加入过量王水后，在恒温水浴和磁力搅拌的条件下，铂粉完全溶解得到橘红色含有氯铂酸的溶液。

2) 向步骤 1)的溶液加入固体氢氧化钠，调节溶液 pH 值至碱性，调 pH 过程中保持磁力搅拌。

3) 向步骤 2)中碱性的含有氯铂酸的溶液中加入过量的水合肼，反应过程同时保持恒温水浴和磁力搅拌。反应结束后得到含有黑色活性铂粉和透明清液的固液混合物。

4) 用 250 mLG5 含支口的砂芯漏斗和 500mL 锥形瓶组成的抽滤系统将步骤 3)中的固液混合物进行分离，并对黑色活性铂粉进行洗涤多次以去除表面的杂质离子。

5) 将洗涤后的黑色活性铂粉转移至 2 L 圆底烧瓶中，加入盐酸和双氧水后，在恒温水浴和磁力搅拌的条件下，铂粉完全溶解得到橘红色的含有氯铂酸的溶液。

6) 将步骤5)获得的氯铂酸蒸发浓缩，同时加热挥发除去过量的双氧水。

由于本工艺最后获得氯铂酸溶液的步骤不涉及硝酸，因此不需要进行赶硝的操作，最后得到的氯铂酸溶液可以基本排除硝酸根的影响，同时可以明显减少污染物氮氧化物的排放量。总的来说，该新型工艺具有效率高、产品纯度高、污染小的特点，可用于氯铂酸的大批量生产。所制备产品的质量如下：

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] 彭伟, 孙立志, 孙宝, 等. 盐酸双氧水混合溶液制备氯铂酸的新工艺[J]. 船电技术, 2017, 37(6): 64-68.

[3] 陈曼华, 陈朝辉, 肖安. 氯铂酸催化剂在聚碳硅烷与二乙烯基苯交联中的应甩[J]. 硅酸盐学报, 2004, 32(6): 759-762.

[4] CN200610038685.4氯铂酸材料作电极制造汽车氧传感器的方法

[5] CN201510160273.7一种制备铂炭催化剂的方法

[6] CN200910021796.8一种染料敏化太阳能电池铂电极的制备方法