铂合金是指铂与一系列金属混合而成,与其混合的最常见的混合金属为钯、铑、钇、钌、钴、锇、铜等等。
铂合金在高温应变材料、精密电位器绕组材料、医用材料、首饰、货币等方面都有广泛应用,在未来的应用前景也是非常宽泛的。
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石油化工行业
催化剂是铂族金属的最大用途,在石油的化工工艺之中,往往通过加氢、去氢化、异构化等不同的反应,这样能够生产出各类具有特殊用途的石化类产品。
铂作为催化剂至今仍然是生产高辛烷值汽油最主要的方式,在氯碱工艺之中涂覆铂可以使得电流的效率大幅度提高。
汽车摩托车尾气净化
当今社会随着时代的进步,人们的短途出行的交通工具仍然以汽车为主,汽车尾气是造成烟雾污染的最主要的污染源。为了环境的治理,世界各国纷纷出台相关制度,来限制汽车的排放,这也使得汽车安装为其净化装置成为了大势所趋,如此铂金属催化剂作为使用效果最好、应用效果最为广泛、寿命最长的一类金属催化剂就在其中起到了关键的作用。
汽车尾气中的有害成分主要有COHC和NOx。Pd和Pt能够催化CO和HC氧化生成CO和HO;Rh和Ru能够催化NOx还原生成N2、CO,在Pt中添加Rh进行合金化,能够提高Pt的耐高温性能和延长使用寿命。铂合金能够有效净化汽车和柴油机排放的毒性尾气。
2022 年,全球汽车领域的铂族金属需求增长2.5%,达到378.4吨,市场规模352.4亿美元;中国汽车行业铂族金属需求量78.1吨。贵金属催化剂也被广泛应用于废水处理和饮用水净化等方面,随着我国碳达峰、碳中和等节能减排、绿色环保政策的持续推进,环境污染治理力度加强,产业逐步向绿色转型升级,环保催化剂将会在更多领域实现绿色技术应用,贵金属环保催化剂需求有望进一步提升。
硝酸工业
在硝酸工业中,铂合金主要是作为氨氧催化反应的催化剂,Pt-Rh系、Pt-Rh-Po系催化网长期致力于氨氧化炉的使用。铂网费用已成为硝酸生产中主要的成本支出之一,氨氧化新型催化剂及铂系多元化、节铂、节铑、强化等研究已成为材料研究的热点。
医用材料
在医疗领域,铂主要是用于制作电极以及研制抗癌症治疗药物,铂以及其合金在医学研究和临床使用中具有良好的生物适应性,具有很好的安全性以及激发作用,是目前来说使用最广泛的刺激电极材料。
其在癌症的治疗方面主要是在放疗方向具有重要的作用,其提供的射线可以有效的杀死癌细胞,化疗中用于治疗癌症的贵金属药物:顺铂、卡铂已研究开发并投放市场,其他类铂抗肿瘤药物在不断的研制中。
2022 年,全球已有关于以抗癌药物顺铂作为前驱体并通过氧化聚合策略研制出铂基单原子纳米酶药物,血流导向密网支架、3D打印聚合物支架等研究成果。2023年,肝靶向性的奥沙利铂前药、高吸收性肿瘤治疗钯配合物也有初步成果。
下图是铂的药物作用机理。
燃料电池
铂的潜在需求方向为氢燃料电池,如今燃料电池汽车是战略发展产业,我国的燃料电池汽车最近几年也是热门的产业,燃料电池汽车有绿色环保无污染、运行平稳噪音小、能量转化效率高、燃料来源能量广泛等优点,目前氢燃料电池的催化剂主要分为三个大类:铂催化剂、低铂催化剂和非铂催化剂,催化剂作为如今燃料电池的最重要的部分,其中铂催化剂是效率最高的,暂无法替代。
贵金属首饰
铂金作为一种天然的白色贵金属,凭借着天然纯白的光泽、永恒不变的特质备受皇室贵族追捧,被誉为是世界上最好的贵金属之一。铂金还具有永不褪色、永恒不变、坚韧耐磨,在多种极端环境下都能保持其稳定性,能安全牢固的镶嵌钻石,给予钻石恒久的呵护,能与钻石完美搭配。
总结
目前我国对铂类合金的应用主要是集中在摩托车以及油车尾气的净化以及在石油化工产业作为催化剂,市场上也有诸多机构在加强对铂类金属的研究;在珠宝首饰方面铂的性能和结构与其同族金属钯上有很大的相似性,在铂价格高于钯时难免会出现替代效应,固而在珠宝首饰方向上铂的需求将来可能会相对的平稳;而近年来出现的氢能源汽车上铂作为其最为重要的催化剂,可替代性相对较低,未来随着氢能源的发展,或许对于铂类合金来说会是一个很大的机遇。
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