CN113428913A - 一种硝酸钯溶液的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硝酸钯溶液的制备工艺，包括以下步骤：步骤S1，制备高活性钯黑：将钯源加入去离子水中进行浆化，得到浆液，控制浆液中钯的浓度为20～80g/L；将浆液升温，并加入还原剂，得到高活性钯黑；步骤S2，洗涤并干燥：将步骤S1制备所得的高活性钯黑经过滤后，用去离子水洗涤，并真空干燥至恒重，得到干燥后的钯黑；步骤S3，制备硝酸钯溶液：将步骤S2干燥后的钯黑加入N制剂中反应，得到硝酸钯溶液。本发明实施例提供一种硝酸钯溶液的制备工艺，该制备工艺在生产过程中有效减少一氧化氮、二氧化氮及硝酸蒸汽的产生，过程更加环保，通过该工艺制备得到硝酸钯产品具有较高的一致性和稳定性。

Description

一种硝酸钯溶液的制备工艺
技术领域
本发明属于催化技术领域，尤其涉及一种硝酸钯溶液的制备工艺。
背景技术
硝酸钯溶液作为制造汽车尾气净化催化剂的一个重要活性成分，为防止催化剂中毒，汽车尾气催化剂中使用的均为无氯或低氯的硝酸钯溶液，目前制备硝酸钯溶液方法主要采用硝酸直溶法或向硝酸中添加一些含氯的助剂辅助溶解法，其反应原理如下：
3Pd+8HNO3=3Pd(NO3)2+2NO↑+4H2O
Pd+4HNO3=Pd(NO3)2+2NO2↑+2H2O
从上述反应方程可知，常规制备硝酸钯过程中会产生大量的NO、NO2，此外反应过程一般在较高的温度下进行，由于硝酸沸点较低，因此，反应过程中硝酸会挥发产生大量硝酸蒸汽，大量的氮氧化物和硝酸蒸汽给环保系统带来了很大的压力，如果处理不当，有害气体进入空气中会对环境造成污染。
不同生产商由于制备钯粉的工艺不同，其粒度、性质及活性有较大差异，有些活性差的钯粉直接用硝酸很难溶解，需要添加含氯的助剂帮助溶解，但这也会因为引入的氯离子易导致制备的催化剂中毒，降低催化剂的活性，因此，难以对钯的溶解率和制备的硝酸钯产品的一致性上进行控制，不利于工业化生产。为了提高产品的一致性，常规方法是以钯粉为初始原料，采用王水溶解、还原法改变钯的活性，这种方法的缺点是增加了工艺的复杂性，且在溶解、赶硝过程中会产生大量的氮氧化物和酸性蒸汽，不利于环保。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种硝酸钯溶液的制备工艺，该工艺在制备过程中大大减少了一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）等有害气体的产生，也减少了硝酸的挥发，制备过程更加环保，且该工艺所制备的硝酸钯产品具有很好的一致性和稳定性。
为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
本发明实施例提供了一种硝酸钯溶液的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，制备高活性钯黑：将钯源加入去离子水中进行浆化，得到浆液，控制浆液中钯的浓度为20～80g/L；将浆液升温至40～80℃，并向浆液中加入还原剂，得到高活性钯黑；
步骤S2，洗涤并干燥：将步骤S1制备所得的高活性钯黑经过滤后，用去离子水洗涤，洗涤液经检测无氯离子后，将洗涤后的高活性钯黑在50～80℃下真空干燥至恒重，得到干燥后的钯黑；
步骤S3，制备硝酸钯溶液：将步骤S2干燥后的钯黑中加入N制剂中，在0～20℃下反应3～8h，得到硝酸钯溶液。
具体地，步骤S1中，所述钯源选用二氯二氨钯和/或二氯四氨钯。
具体地，步骤S1中，所述还原剂为有机类还原剂；
所述有机类还原剂选用甲酸、甲醛、水合肼中的一种或几种。
具体地，步骤S3中，所述的N制剂为HNO3与H2O2的混合溶液，以质量分数计，所述混合溶液包括：HNO3：45%～68%，H2O2：5%～10%。
具体地，N制剂溶液与钯黑的质量比为4:1～10:1。
采用N制剂低温溶解法溶解高活性钯黑，具体反应方程如下：
Pd+HNO3+H2O2=Pd(NO3)2+H2O+O2↑；
从反应方程式中可以看出，制备硝酸钯的过程中不生成NO、NO2，只产生对环境无毒无害的氧气，且由于该反应是在0~20℃的低温下进行，大大降低了硝酸的挥发性，减少了硝酸蒸汽的产生。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1）本发明实施例采用N制剂低温溶解法得到硝酸钯，大大减少了现有技术中所产生的NO、NO2及硝酸蒸汽，该制备工艺对环境更加友好，减轻了环保压力；
2）本发明实施例采用常规钯源为原料，还原得到高活性钯黑后，再与N制剂反应得到硝酸钯产品，制备过程和产品具有较高的一致性和稳定性。
附图说明
图1为本发明中硝酸钯溶液的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了硝酸钯溶液的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，制备高活性钯黑：将钯源加入去离子水中进行浆化，得到浆液，控制浆液中钯的浓度为20～80g/L，例如可以为20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L等；将浆液升温至40～80℃，例如可以为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃等，并向浆液中加入还原剂，得到高活性钯黑；
步骤S2，洗涤并干燥：将步骤S1制备所得的高活性钯黑经过滤后，用去离子水洗涤，洗涤液经检测无氯离子后，将洗涤后的高活性钯黑在50～80℃下真空干燥至恒重，例如干燥温度可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等，得到干燥后的钯黑；
将钯黑干燥至恒重，为干燥至水分小于5‰，例如可以为为1‰、2‰、3‰、4‰、5‰等；
步骤S3，制备硝酸钯溶液：将步骤S2干燥后的钯黑加入N制剂中，在0～20℃下反应3～8h，例如反应温度可以为0℃、5℃、10℃、15℃、20℃等，反应时间可以为3h、4h、5h、6h、7h、8h等，得到硝酸钯溶液。
具体地，步骤S1中，所述钯源选用二氯二氨钯和/或二氯四氨钯；
具体地，步骤S1中，所述还原剂为有机类还原剂；
所述有机类还原剂选用甲酸、甲醛、水合肼中的一种或几种。
具体地，步骤S3中，所述的N制剂为HNO3与H2O2的混合溶液，以质量分数计，所述混合溶液包括：HNO3：45～68%，例如可以为45%、50%、55%、60%、65%、68%等，H2O2：5～10%，例如可以为5%、6%、7%、8%、9%、10%等。
具体地，N制剂溶液与钯黑的质量比为4:1～10:1，例如可以为4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1等。
实施例1
一种硝酸钯溶液的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，制备高活性钯黑：称取200克二氯二氨钯（钯含量为50.12%）加入反应器中，开启搅拌并加入去离子水至5L，升温至40℃，并加入水合肼还原，得到高活性钯黑；
步骤S2，洗涤并干燥：将步骤S1中还原后得到的高活性钯黑经布氏漏斗抽滤后，用去离子水洗涤以去除钯黑中的氯离子，洗涤液经硝酸银检测为无氯离子后，将高活性钯黑在80℃的真空环境下干燥至恒重，得到干燥后的钯黑；
步骤S3，制备硝酸钯溶液：将干燥后的钯黑加入反应器中，调整温度为2.5℃，加入N制剂反应8h；其中，N制剂中，HNO3的质量分数为45%，H2O2的质量分数为10%，N制剂溶液与钯黑的质量比为4.5：1。所得的硝酸钯溶液中，钯的质量分数为19.83%，Cl/Pd比为0.0028％，钯黑溶解度为100%。
实施例2
一种硝酸钯溶液的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，制备高活性钯黑：称取500克二氯二氨钯（钯含量为49.53%）加入反应器中，开启搅拌并加入去离子水至5L，升温至60℃，加入甲醛还原，得到高活性钯黑；
步骤S2，洗涤并干燥：将步骤S1中还原后得到的高活性钯黑经布氏漏斗抽滤后，用去离子水洗涤以去除钯黑中的氯离子，洗涤液经硝酸银检测为无氯离子后，将高活性钯黑在50℃的真空环境下干燥至恒重，得到干燥后的钯黑；
步骤S3，制备硝酸钯溶液：将干燥后的钯黑加入反应器中，调整温度为7.5℃，加入N制剂反应5h，其中，N制剂中，HNO3质量分数为50%，H2O2质量分数为7.5%，N制剂溶液与钯黑的质量比为6：1。所得的硝酸钯溶液中，钯的质量分数为15.20%，Cl/Pd比为0.0047％，钯黑溶解度为99.93%。
实施例3
一种硝酸钯溶液的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，制备高活性钯黑：称取1000克二氯二氨钯（钯含量为49.96%）加入反应器中，开启搅拌并加入去离子水至6.2L，升温至80℃，加入甲酸还原，得到高活性钯黑；
步骤S2，洗涤并干燥：将步骤S1中还原后得到的高活性钯黑经布氏漏斗抽滤后，用去离子水洗涤以去除钯黑中的氯离子，洗涤液经硝酸银检测为无氯离子后，将高活性钯黑在65℃的真空环境下干燥至恒重，得到干燥后的钯黑；
步骤S3，制备硝酸钯溶液：将干燥后的钯黑加入反应器中，调整温度为17.5℃，加入N制剂反应3h，其中，N制剂中，HNO3的质量分数为68%，H2O2的质量分数为5.0%，N制剂溶液与钯黑的质量比为10：1。所得的硝酸钯溶液中，钯的质量分数为9.61%，Cl/Pd比为0.0043％，钯黑溶解度为99.87%。
实施例1-3在制备过程中不产生NO、NO2，低温溶解高活性钯黑减少了硝酸的挥发，过程更加环保，且所制备得到的硝酸钯溶液中，钯黑的溶解度均达到99.8%以上，Cl/Pd的比值均小于0.0050%，表明制备得到的硝酸钯产品具有很好的一致性和稳定性。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种硝酸钯溶液的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，制备高活性钯黑：将钯源加入去离子水中进行浆化，得到浆液，控制浆液中钯的浓度为20～80g/L；将浆液升温至40～80℃，并向浆液中加入还原剂，得到高活性钯黑；
步骤S2，洗涤并干燥：将步骤S1制备所得的高活性钯黑经过滤后，用去离子水洗涤，洗涤液经检测无氯离子后，将洗涤后的高活性钯黑在50～80℃下真空干燥至恒重，得到干燥后的钯黑；
步骤S3，制备硝酸钯溶液：将步骤S2干燥后的钯黑加入N制剂中，在0～20℃下反应3～8h，得到硝酸钯溶液。
2.如权利要求1所述的硝酸钯溶液的制备工艺，其特征在于,
步骤S1中，所述钯源选用二氯二氨钯和/或二氯四氨钯。
3.如权利要求1所述的硝酸钯溶液的制备工艺，其特征在于,
步骤S1中，所述还原剂为有机类还原剂；
所述有机类还原剂选用甲酸、甲醛、水合肼中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的硝酸钯溶液的制备工艺，其特征在于，
步骤S3中，所述的N制剂为HNO3与H2O2的混合溶液，以质量分数计，所述混合溶液包括：HNO3：45%～68%，H2O2：5%～10%。
5.如权利要求1所述的硝酸钯溶液的制备工艺，其特征在于，
N制剂溶液与钯黑的质量比为4:1～10:1。
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