Способ восстановления платины (IV)

(51) 25 1/20 (2009.01) 25 5/02 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области металлургии благородных металлов,в частности к электрохимическому способу восстановления платиныс получением наноразмерного порошка платины. Известные способы получения порошка платины приводят к накоплению большого количества отходов либо продуктом реакций является компактный осадок. Также процесс осаждения проводят при нагревании. В предлагаемом способе, восстановлениес получением наноразмерного порошка платины осуществляют катодным восстановлением в сернокислом растворе в присутствии ионов титана .(72) Баешов Абдуали Баешович Мырзабеков Бегзат Эсенгалиевич Иванов Николай Сергеевич(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского(56) Ямпольский А.М. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. Л. Машиностроение. 1977, с.54(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ Изобретение относится к области металлургии благородных металлов,в частности к электрохимическому способу восстановления. В последнее время рост спроса на платину на мировом рынке связывают, главным образом, с увеличением использования этого металла в виде порошка. В настоящее время используют большое количество методов производства металлических порошков, что позволяет варьировать их свойства,определяет качество и экономические показатели. Известен способ восстановления платиныиз растворов платинохлористоводородной кислоты с концентрацией 50-350 г/л по платине Макаров М.Б., Капитонов В.И., Булдина О.Г., Романова С.,Способ получения порошка платины, - патент 2001128556/02, 2003, сущность которого заключается в том, что восстановление платиныдо металла осуществляется с помощью металлического магния при нагревании раствора. При этом ионы платинывосстанавливаются до элементного состояния в виде порошка. Далее порошковую платину промывают 45,6 г/л раствором соляной кислоты, затем дистиллированной водой,проводят декантацию, сушат и прокаливают при 850 С в течение 2 ч. Недостатком известного способа является то, что в качестве восстановителя используют ценный металл - магний, который после восстановления ионов платиныостается в растворе и не находит дальнейшего применения. Кроме того,восстановление платиныпроводят при нагревании раствора. Наиболее близким прототипом по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ электрохимического восстановления платиныиз растворов платинохлористоводородной кислоты с концентрацией 8-10 г/л по платине, при плотности тока 200-1000 А/м 2. При этом выход по току восстановления платиныдо металлического состояния составляет 10-16. Кроме того, процесс проводится при нагревании до 60-70 С и в присутствии нитрита натрия и аммиака. Ямпольский А.М. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. Изд. 4-е. перераб. и доп. Л., Машиностроение 1977, с.54. Основными недостатками данного способа являются- ионы платинывосстанавливаются с низким выходом по току (не превышает 16) для повышения скорости процесса,восстановление платиныпроводят при нагревании раствора до 60-70 С что, связано с дополнительным расходом электроэнергии- использование аммиака при нагревании ухудшает условия труда. Задачей заявляемого изобретения является разработка способа восстановления платиныс более высоким выходом по току путем катодной обработки раствора платинохлористоводородной кислоты. Техническим результатом является повышение выхода по току восстановления платиныс образованием наноразмерных порошков платины. Технический результат достигается предлагаемым способом электрохимического восстановления платиныиз водных растворов платинохлористоводородной кислоты,отличительной особенностью которого является то,что электролиз ведут в растворе, содержащем 50300 г/л серной кислоты и 2,5-20 г/л ионов титана при катодных плотностях тока на титановом электроде 500-6000 А/м 2 в электролизере с разделенными электродными пространствами катионитовой мембраной МК-40. Сущность данного способа заключается в следующем Электролиз проводят в сернокислом растворе, содержащем платинохлористоводородную кислоту и ионы титана . Электродами служат титановая пластинка и графит. С целью повышения выхода по току образования порошка платины,была использована окислительно-восстановительная каталитическая система титан /. При достижении плотности тока выше предельной, на катоде та часть тока,которая ранее расходовалась на восстановление ионов водорода (2), будет расходоваться на восстановление титанадо титана(3),который в прикатодном пространстве раствора химически восстанавливает платинудо элементного состояния (4) Титанопять восстанавливается на катоде с образованием титана. Образующаяся элементная платина формируется в виде порошков с наноразмерными частицами. Таким образом, платинаэлектрохимически восстанавливается по реакции (1) и по реакции (4) химически восстанавливается ионами титана ,образованными на катоде по реакции (3). Описанная схема позволяет обеспечить непрерывный цикл восстановления платины, а также повысить выход по току восстановления платины. По результатам электронномикроскопического анализа средний размер частиц порошка платины в зависимости от условий составил 3-10 нм. Предлагаемый способ позволяет существенно повысить выход по току образования наноразмерного порошка платины. Пример 1. Опыт проводят в электролизере объемом 30 мл из органического стекла. В качестве электродов используют анод - графитовая пластинка, катод - титановая пластинка с площадью поверхности 310-4 м 2. Используют раствор состава платинохлористоводородная кислота - 4 г/л (по ),серная кислота - 300 г/л, и ионы титана- 5,0 г/л. Раствор наливают в катодное пространство электролизера,электродные пространства разделяют катионитовой мембраной МК-40. Электролиз проводят при катодной плотности тока на титановом электроде 2000 А/м 2. Продолжительность электролиза 15 минут. По окончании опыта порошок платины отделяют от раствора фильтрацией. Полученный порошок однороден по размерам частиц. Средние размеры частиц составляют - 3-10 нм. Выделено 0,045 г порошка платины, выход по току составляет 16,4. Пример 2. Условия опыта как в примере 1. Используют раствор содержащий 10 г/л ионов титана . Полученный порошок однороден по размеру частиц. Средние размеры частиц составляют - 3-5 нм. Выделено 0,053 г порошка платины, выход по току составляет 19,0. Пример 3. Условия опыта как в примере 1. Используют раствор содержащий 20 г/л ионов титана . Полученный порошок однороден по размеру частиц. Средние размеры частиц составляют - 1-3 нм. Выделено 0,0779 г порошка платины, выход по току составляет 28,0. Пример 4. Условия опыта как в примере 1. Используют раствор содержащий 20 г/л ионов титанаи электролиз проводят при катодной плотности тока на титановом электроде 500 А/м 2. Полученный порошок однороден по размеру частиц. Средние размеры частиц составляют - 3-10 нм. Выделено 0,0226 г порошка платины, выход по току составляет 33,0. Пример 5. Условия опыта как в примере 1. Используют раствор содержащий 20 г/л ионов титанаи электролиз проводят при катодной плотности тока на титановом электроде 1000 А/м 2. Полученный порошок однороден по размеру частиц. Средние размеры частиц составляют - 3-10 нм. Выделено 0,0403 г порошка платины, выход по току составляет 29,4. Пример 6. Условия опыта как в примере 1. Используют раствор содержащий 20 г/л ионов титанаи электролиз проводят при катодной плотности тока на титановом электроде 4000 А/м 2. Полученный порошок однороден по размеру частиц. Средние размеры частиц составляют - 3-5 нм. Выделено 0,1029 г порошка платины, выход по току составляет 18,8. Как показано, предлагаемый нами способ позволяет повысить выход по току восстановления платиныс образованием порошка платины до 33,0. Исследовано влияние концентрации серной кислоты на выход по току восстановления платины с получением порошков платины (табл. 1). Влияние концентрации серной кислоты на катодной выход по току восстановления платины . (2000 А/м 2, С 10 г/л, С,4 г/л, 20 С, 15 мин.) 24, г/л Примечание Таким образом,предложенный электрохимический способ восстановления платины имеет ряд несомненных преимуществ по сравнению с известными способами- катодное восстановление платиныпротекает с образованием наноразмерных порошков металла восстановление платиныпротекает с высокими выходами по току, т.е. выход по току по сравнению с прототипом повышается на 17. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ электрохимического восстановления платины из водных растворов платинохлористоводородной кислоты,отличающийся тем, что восстановление платины проводят при катодных плотностях тока на титановом электроде 500-4000 А/м 2 в растворе,содержащем 50-300 г/л серной кислоты и 10-20 г/л ионов титанав электролизе с разделением электродных пространств катионитовой мембраной МК-40.