氯铂酸六水合物的热分解分析

介绍

氯铂酸六水合物，化学式为H2PtCl6·6H2O，是一种无机化合物。氯铂酸六水合物由氯铂酸和六分子结晶水组成。化学式中的H2PtCl6表示含有两个质子的六价铂阳离子，而6H2O表示六个结晶水分子。它是一种橙黄色的晶体，可溶于水和一些有机溶剂。它具有较高的稳定性和吸湿性，也是一种比较易溶解的盐类化合物。

图一 氯铂酸六水合物

应用

氯铂酸六水合物在化学、医学和材料科学领域有广泛的应用。作为一种常见的铂化合物，它常被用作催化剂，在有机合成中起着重要的作用。此外，氯铂酸六水合物在制备其他铂化合物或铂材料时也被用作起始物质。

热分析

用电子天平称取6.0g左右的氯铂酸六水合物, 置于氧化铝坩埚中, 设置实验参数为:升温速率依次为5℃·min-1、8℃·min-1、10℃·min-1、12℃·min-1、15℃·min-1, 温度区间为40~600℃, 进行测试[1]。

图1列出了氯铂酸六水合物在升温速率分别为5℃·min-1、8℃·min-1、10℃·min-1、12℃·min-1时的TG/DTG/DSC曲线, 可以看出曲线很复杂, 说明材料热分解步骤多, 这与材料有6个结晶水息息相关。比较图1 (a) ~图1 (d) 发现, 在不同的升温条件下, H2Pt Cl6·6H2O热降解过程的TG/DTG/DSC曲线基本相似。下面就以图1 (c) 为例, 初步分析H2Pt Cl6·6H2O的热降解过程。

图二 氯铂酸六水合物TG/DTG/DSC曲线

从图二 (c) 可以看出, H2Pt Cl6·6H2O的热降解过程呈现5次明显的吸热行为 (DSC曲线) 。根据失重率计算, 前两个吸热阶段初步判定是失去结晶水导致;后3个吸热阶段, H2PtCl6·6H2O也有明显的失重行为, 经分析分别是脱氯化氢和两次脱氯气。

为了更加确定后两个平台的产物, 我们特意做了相关产物的XRD表征, 具体如图三 (a) 所示。将氯铂酸水合物加热到600℃会有两个质量平台, 一个是在360℃左右, 其失重率为55.6%, 与二氯化铂理论失重率51.3%相近;另一个是在520℃左右, 计算第二个平台的失重率为41.3%, 与铂的理论值失重率37.6%接近, 将最终产物收集并进行XRD测试, 结果如图三 (b) 所示, 验证了产物是铂单质, 即判定氯铂酸六水合物加热到600℃得到的产物是铂单质。

为了验证氯铂酸六水合物加热到360℃得到的产物是二氯化铂, 我们又做了一个热重曲线图[图三 (c) ], 具体程序设定为:40~360℃, 5℃·min-1, 在360℃保温1h后自动降温, 再将最终产物收集并进行XRD测试, 结果如图三 (d) 所示。验证了产物是二氯化铂, 即判定氯铂酸六水合物加热到360℃得到的产物是二氯化铂。

图三 氯铂酸六水合物分别加热到600℃和360℃的热分解曲线和XRD图

表1、表2是氯铂酸六水合物在不同升温速率 (5℃·min-1、8℃·min-1、10℃·min-1、12℃·min-1、15℃·min-1) 的失重百分率和分解温度总结表。这里仍然以升温速率为10℃·min-1为例进行具体分析。由氯铂酸六水合物的分子量为517.9, 结合每个阶段的失重率进行计算, 推断其热分解过程如下:

图四 H2PtCl6·6H2O热分解过程

以上是由氯铂酸六水合物的热分解曲线分析得到的分解步骤及分解温度, 并初步了解清楚了其分解产物, 其中分解温度为305.3℃和459.6℃得到的产物分别是二氯化铂和铂。

表1 H2PtCl6·6H2O在不同升温速率下的失重率

表2 H2PtCl6·6H2O在不同升温速率下的特征温度

参考文献

[1]鲁霞,黄亚齐,金辉乐.H2PtCl6·6H2O热分解动力学及其产物性能[J].化工技术与开发,2017,46(06):8-12.