Poudre de palladiumest une substance chimique avec des particules de poudre noire. Formule moléculaire PD, CAS 7440-05-3. Le carbone de palladium est un catalyseur, qui est insoluble dans tous les solvants organiques et les solutions acides. Il est fabriqué en chargeant du palladium métallique sur du carbone activé, et sa fonction principale est de catalyser l'hydrogénation des hydrocarbures insaturés ou du carbone de palladium CO. A les caractéristiques de la réductibilité élevée d'hydrogénation, une bonne sélectivité, des performances stables, un petit rapport d'alimentation en utilisation, une utilisation répétable et une récupération facile. Il est largement utilisé dans le processus de raffinage de réduction d'hydrogénation de l'industrie pétrochimique, de l'industrie pharmaceutique, de l'industrie électronique, de l'industrie des épices, de l'industrie des colorants et d'autres produits chimiques fins.
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Formule chimique |
PD |
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Masse exacte |
106 |
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Poids moléculaire |
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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Analyse élémentaire |
PD, 100,00 |
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Le carbone de palladium (PD / C) est un catalyseur efficace supporté sur le carbone activé par le métal palladiu. Ses propriétés physiques et chimiques uniques, telles qu'une surface spécifique élevée, une excellente activité catalytique et une sélectivité, en font un matériau de base indispensable dans l'industrie chimique moderne.
1. Hydrofinage
Poudre de palladiumest un catalyseur clé de la désulfurisation d'hydrogénation (HDS), de la dénitrification d'hydrogénation (HDN) et de la démétalisation d'hydrogénation (HDM) dans le raffinage du pétrole. Par exemple, dans le processus de raffinement de l'acide téréphtalique (PTA), le carbone palladiu peut catalyser efficacement la réduction d'hydrogénation des impuretés dans les produits d'oxydation du xylène, convertissant le 4-carboxybenzaldéhyde (4-CBA) en alcools facilement séparables, augmentant la pureté de la PTA pour plus de 99,9%, répondant aux besoins de production des fibres de polyester.
Support des données: plus de 80% de la capacité de production mondiale de PTA adopte la technologie catalytique du carbone Palladiu et une seule unité consomme environ 5 à 10 tonnes de catalyseur de carbone Palladiu par an.
2. Hydrogénation des hydrocarbures insaturés
Le carbone de palladium présente une sélectivité élevée dans les réactions d'hydrogénation des oléfines et des alcynes.
Par exemple, dans la production d'éthylène, l'acétylène peut être sélectivement hydrogéné en éthylène par catalyse de carbone palladiu, évitant une hydrogénation excessive pour produire de l'éthane et augmenter le rendement de l'éthylène de 15% à 20%.
Avantages techniques: Par rapport aux catalyseurs de Lindra traditionnels, le carbone Palladiu peut atteindre une conversion efficace à basse température (50-100 degrés) et de faibles pressions (1-5 MPa), ce qui réduit la consommation d'énergie de plus de 30%.
3. Hydrogénation des composés aromatiques
Le carbone de palladium peut catalyser l'hydrogénation des hydrocarbures aromatiques tels que le benzène et le naphtalène. Par exemple, dans le processus d'hydrogénation du benzène au cyclohexane, le catalyseur du carbone de palladium réduit la température de réaction de 300 degrés à 150 degrés, la pression de 10 MPa à 3 MPa et la sélectivité du cyclohexane atteint plus de 99%.
1. Synthèse de médicament chiral
La réaction d'hydrogénation asymétrique catalysée par le carbone palladiu est l'une des technologies de base de la synthèse de médicaments chiraux. Par exemple, dans la synthèse de l'antidépresseur paroxétine, l'hydrogénation asymétrique catalysée par le carbone de Palladiu des composés cétone produit des intermédiaires d'alcool chiral avec un excès énantiomère (valeur EE) de 99,5%, ce qui réduit considérablement les coûts de séparation suivants.
Cas: Après que Pfizer a adopté la technologie catalytique du carbone Palladiu, la production annuelle de paroxétine est passée de 50 tonnes à 200 tonnes et le coût par tonne a diminué de 40%.
2. Construction de composés hétérocycliques
Le carbone de palladium peut catalyser la formation de liaisons CN et CO et construire des structures hétérocycliques telles que l'indole et la pyridine.
Par exemple, dans la synthèse de l'imatinib de médicament anti-tumoral, la réaction de couplage catalysée par le carbone de Palladiu de l'aniline et de la chloropyridine a augmenté le rendement de 60% à 92%, et le temps de réaction a été raccourci de 24 heures à 4 heures.
Percée technologique: grâce à l'application du catalyseur du carbone Nano Palladiu (taille des particules 2-5 nm), l'activité de réaction est augmentée de 3 fois et le dosage du catalyseur est réduit de 80%.
3. Purification des intermédiaires médicamenteux
Le carbone de palladium peut être utilisé pour éliminer les groupes toxiques tels que les halogènes et les groupes nitro des intermédiaires pharmaceutiques. Par exemple, dans la synthèse de la ceftriaxone antibiotique, l'élimination catalysée par le carbone de Palladiu des atomes de chlore des intermédiaires a entraîné une augmentation de la pureté du produit de 95% à 99,9%, en répondant aux normes de la FDA.
1. Préparation de matériaux semi-conducteurs
Le processus de dépôt chimique catalytique en carbone de palladium (CVD) est la clé pour préparer des films minces à base de silicium de haute pureté. Par exemple, dans le revêtement des cellules solaires, le carbone au palladium catalyse la décomposition du silane (Sih ₄) pour générer des films minces de silicium amorphes uniformes et denses, augmentant l'efficacité de conversion photoélectrique de 5% à 8%.
Données: L'industrie mondiale photovoltaïque consomme environ 200 tonnes de catalyseurs de carbone de palladium par an, représentant plus de 60% de l'utilisation de l'industrie électronique.
2. Production de pâte conductrice
Le carbone de palladium, en tant qu'additif de phase conducteur, peut améliorer considérablement la conductivité et l'adhésion de la pâte d'argent et de la pâte de cuivre. Par exemple, dans la fabrication d'électrodes à écran tactile, l'ajout de la pâte d'argent de carbone au palladium 0,5% peut réduire la résistance de contact à 10 Ω · cm et prolonger la durée de vie à plus de 100000 fois.
Avantages techniques: le carbone de palladium a une meilleure résistance à l'oxydation quepoudre de palladium, et peut inhiber l'agrégation de particules d'argent et maintenir la stabilité du réseau conducteur pendant le frittage à haute température (300-500 degrés).
Purification des gaz électroniques
La membrane de palladium (épaisseur de 0,1 à 0,5 μm) est le matériau central pour la purification de l'hydrogène. Par exemple, dans la production d'hydrogène gazeux de grade semi-conducteur (niveau 9N), la membrane palladiu pénètre sélectivement les molécules d'hydrogène par le mécanisme de diffusion de dissolution, qui peut éliminer les impuretés telles que le CO et le CO ₂ au niveau PPB, répondant aux exigences de la fabrication des puces.
Marché: La taille du marché mondial de la membrane Palladiu dépasse 500 millions de dollars américains, avec un taux de croissance annuel de 12%, principalement utilisé dans des lignes de production de plaquettes de 12 pouces.
1. Traitement des eaux usées
La technologie d'hydrogénation catalytique en carbone de palladium peut dégrader efficacement les polluants organiques. Par exemple, dans le traitement de l'impression et de la teinture des eaux usées, la réduction d'hydrogénation catalysée par le carbone de Palladiu du nitrobenzène à l'aniline atteint un taux d'élimination de la DCO de plus de 95%, et le temps de réaction est raccourci de 72 heures dans les méthodes biologiques traditionnelles à 2 heures.
Cas: Après avoir adopté la technologie catalytique du carbone Palladiu dans un parc industriel chimique, le coût du traitement des eaux usées a diminué de 50 yuans par tonne à 15 yuans, ce qui permet d'économiser plus de 10 millions de yuans en dépenses d'exploitation annuelles.
2. Purification des gaz déchets
Le catalyseur pris en charge en carbone de palladium est le composant central du catalyseur à trois voies (TWC) pour l'échappement automobile.
Par exemple, dans les véhicules nationaux d'essence standard VI, l'efficacité de conversion de la catalyse du carbone Palladiu pour le CO, le HC et les NOx atteint 98%, 95% et 90%, respectivement, répondant aux exigences de limite d'émission.
Tendance technologique: Avec l'augmentation des prix de Palladiu, le développement des catalyseurs en alliage ternaire de Palladium rhodium platine est devenu un sujet brûlant dans l'industrie, réduisant l'utilisation du palladium de 30% à 50% grâce à des effets synergiques.
3. Rassiste du sol
La technologie de réduction catalytique du carbone de palladium peut corriger le sol contaminé par les métaux lourds. Par exemple, dans l'assainissement des sites contaminés par le chrome hexavalent, la réduction de la poudre de fer catalysée par le carbone de Palladiu, la réduction de Cr (VI) en Cr (III) réduit la toxicité de 99% et raccourcit le cycle de remédiation de 2 ans dans les méthodes chimiques traditionnelles à 6 mois.
1. Développement d'énergie d'hydrogène
Le carbone de palladium est un matériau clé pour les piles à combustible à membrane d'échange de protons (PEMFC). Par exemple, dans la réaction de réduction cathodique de l'oxygène (ORR), les catalyseurs supportés en carbone de palladium peuvent augmenter la densité de puissance de la batterie à 1,5 W / cm ² et prolonger sa durée de vie à plus de 5000 heures.
Progrès de la recherche et du développement: En construisant un catalyseur d'atomes uniques d'azote Palladiu (PD-NC), l'activité ORR a été augmentée de 10 fois et le coût a été réduit de 60%.
Support d'hydrogène organique liquide (LOHC)
La réaction d'hydrogénation / déshydrogénation catalytique en carbone de palladium est le cœur de la technologie LOHC. Par exemple, dans le système de méthylcyclohexane de toluène, l'hydrogénation catalysée par le carbone de palladium du toluène peut stocker l'hydrogène gazier avec une densité d'énergie de 6,5% en poids et une efficacité de déshydrogénation de 99%, répondant à la demande de stockage d'hydrogène embarqué.
Potentiel du marché: Le marché mondial du LOHC devrait passer de 200 millions de dollars en 2025 à 2 milliards de dollars en 2030, avec un taux de croissance annuel composé de 58%.
Conversion de biomasse
La dépolymérisation de la lignine catalysée par le carbone de palladium peut produire des produits chimiques à haute valeur ajoutée. Par exemple, dans la conversion du maïs Stover, le carbone de palladium catalyse la dégradation de la lignine en composés phénoliques tels que la vanilline et le syringaldéhyde, avec une augmentation de rendement de 10% de l'hydrolyse d'acide traditionnelle à 35%.
Avantages environnementaux: Par rapport aux combustibles fossiles, les voies de biomasse réduisent l'empreinte carbone de 70%, atteignant les objectifs de neutralité du carbone.
Il existe de nombreuses méthodes pour préparerpoudre de palladium, y compris la méthode catalytique, la méthode du métal alcalin, la méthode électrochimique, etc.
La méthode catalytique, également connue sous le nom de méthode de réduction catalytique, fait référence à une méthode pour obtenir des composés de carbone de palladium par transfert atomique ou interaction interatomique des produits de réaction sous l'action du catalyseur. Généralement, les méthodes de préparation de l'oxydation catalytique sont la réduction catalytique, l'échange d'ions, la réduction catalytique, etc. Généralement, l'oxydation catalytique est effectuée par le transfert d'atomes de métaux nobles sans solvant et atome à l'interaction atomique et transfert d'atomes sous l'action de catalyseur. Le coût de cette méthode est faible. Cependant, les atomes métalliques à base de palladium ne peuvent pas échanger complètement avec d'autres atomes de métaux nobles et existent sur le catalyseur, ce qui affecte la combinaison entre les atomes métalliques à base de platine et les atomes de métaux nobles et la formation et le transfert de composés.
La méthode du métal alcalin est également appelée méthode de métal alcalin. Il fait référence à la méthode de préparation des composés du palladium par réaction chimique des métaux alcalins et des éléments du groupe de platine. La méthode des métaux alcalins, également connue sous le nom de méthode de métallisation alcaline, est l'une des méthodes visant à obtenir des composés de carbone de palladium en réagissant au sodium métallique précieux (NaCl) contenant un grand nombre d'atomes de platine avec d'autres sels métalliques (NaAL) dans des composés en palladium pour les convertir en éléments du groupe de platine et composés à base de platine. La méthode des métaux alcalins peut produire des bijoux de haute pureté sans catalyseur dans des conditions de réaction légères; Cependant, en raison de la température de réaction chimique élevée (généralement 200 à 300 degrés) et de la grande quantité de catalyseur (représentant généralement plus de 90% des éléments du groupe platine), le corps de bijoux de haute pureté ne peut pas être préparé.
La méthode électrochimique est une méthode qui utilise une réaction chimique pour faire réagir les éléments du groupe de platine avec le catalyseur ou les ions métalliques pour générer de l'oxyde de palladium. En général, la méthode électrochimique consiste à utiliser un réacteur électrochimique pour réagir des ions métalliques contenant du platine (comme Au, Cu, etc.) sur l'électrode. Le catalyseur participe directement à la réaction, tandis que les composés à base de platine sont réduits aux composés de platine en raison de leur forte réductibilité, mais cette réaction entraînera une corrosion des composés à base de platine par les ions métalliques, ce qui nécessite l'ajout d'électrolyte pour la protection. Cette méthode a également deux obstacles: une faible concentration de réactifs (seulement 1-3 g / L) et un faible rendement (seulement environ 1%). Cependant, de nombreux types de composés de palladium peuvent être obtenus par cette méthode.
Dans la synthèse organique des composés de carbone de palladium, les ions métalliques sont généralement utilisés comme catalyseurs pour générer des atomes de platine et des atomes de palladium par différentes liaisons chimiques. Les atomes de palladium se forment principalement sur deux chaînes latérales de catalyseur de palladium. De plus, les composés en carbone de palladium peuvent également réagir avec certains ions métalliques pour former d'autres composés par réaction incomplète avec un élément de carbone dans des conditions de réduction, préparant ainsi d'autres composés. Par exemple, l'alcène de platine est réduit pour obtenir la triéthanolamine; L'éthanolamine a été obtenue par réaction incomplète de l'acrylamide d'éthanolamine PTENE; L'alcène de palladium a été obtenu par réaction incomplète de l'acrylamide d'éthanolamine d'alcène de platine;poudre de palladiuma été obtenu par réaction incomplète de l'acrylamide d'alcène de platine; La PT PD a été obtenue par réaction incomplète de l'acrylamide de PTENE. Dans ces réactions, certains petits produits ou produits intermédiaires tels que le palladium platine énamide acrylamide (PVDF) ou les hydrocarbures aromatiques seront également produits.
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