一种硝酸铂溶液的制备方法与流程

本发明涉及硝酸盐制备工艺技术领域，具体涉及一种硝酸铂溶液的制备方法。

背景技术：

硝酸铂可用于制备含铂化合物、非均相催化剂以及材料表面镀层，是一种极具市场应用前景的硝酸盐。目前现有技术中的硝酸铂的制备(如美国专利文献us3666412)，主要是将二氯化铂溶于硝酸溶液中，通过不断地赶盐酸操作来获得硝酸铂。现有的这些方法制备得到的硝酸铂或其溶液，存在产品纯度较低、钠含量和氯离子残留严重的问题，氯离子残留量过高会严重影响电镀和贵金属催化剂的性能，钠含量过高时会与氯结合形成氯化钠包裹在硝酸铂中，致使硝酸铂的纯度偏低、铂含量偏低。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是：提供一种硝酸铂溶液的制备方法，能够有效解决硝酸铂溶液纯度不高、钠含量和氯离子残留严重的问题。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种硝酸铂溶液的制备方法，所述方法包括以下步骤，

(1)溶解金属铂：向质量分数为40％～70％的盐酸溶液中加入金属铂，并将该盐酸溶液加热至50℃～90℃；然后，向该盐酸溶液中滴加质量分数为65％的硝酸溶液得到第一混合体系，该第一混合体系的温度保持低于90℃；接着，当所述金属铂完全溶解时，对该第一混合体系进行浓缩，使得该第一混合体系内的铂元素的浓度为400g/l～750g/l；然后，向该第一混合体系中加入35％盐酸溶液进行赶硝；当所述赶硝处理完毕时，对该第一混合体系进行赶盐酸处理，得到铂元素浓度为400g/l～750g/l的不含盐酸的铂盐溶液；

(2)生成羟基铂：向质量分数为40％～70％且温度不高于30℃的氢氧化钠溶液中加入所述步骤(1)得到的所述铂盐溶液，得到第二混合体系，使得该第二混合体系的ph值为11～14；然后，对该第二混合体系进行油浴加热，使该第二混合体系在100℃～110℃的温度下反应至少12h小时，从而生成含有羟基铂的第二混合体系；

(3)沉淀羟基铂：将所述步骤(2)得到的所述含有羟基铂的第二混合体系冷却、静置，并过滤沉淀得到滤液；接着，在搅拌的同时向该滤液中加入质量分数为50％～80％醋酸溶液得到第三混合体系，该第三混合体系中生成有羟基铂沉淀；然后继续加入所述醋酸溶液直到该第三混合体系的ph值稳定为4.55～4.95；

(4)清洗羟基铂：对所述步骤(3)得到的所述第三混合体系进行静置处理，直到该第三混合体系分层；接着，分离上清液，并向余下的沉淀部分中加入水，继续搅拌、然后沉降，并再次分离上清液，如此重复若干次，从而得到清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分；

(5)离心：对所述步骤(4)得到的所述清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分进行离心处理，分离上清液，得到含水量较少的含有羟基铂沉淀的沉淀部分；

(6)合成硝酸铂：向所述步骤(5)得到所述含水量较少的含有羟基铂沉淀的沉淀部分中加入质量分数为65％的硝酸溶液，搅拌使得羟基铂沉淀完全溶解，从而得到硝酸铂-硝酸溶液；然后，向处于搅拌条件下的、温度为85℃～100℃、质量分数为30％～60％的硝酸溶液中同时加入所述硝酸铂-硝酸溶液、以及1％～10％的甲酸溶液，得到第四混合体系；接着，将该第四混合体系在90℃～100℃的温度下保持至少2小时；然后冷却、并去除沉淀后即得到硝酸铂溶液。

优选的，所述步骤(1)中，向40％～70％的盐酸溶液中加入金属铂，并向该盐酸溶液中滴加65％的硝酸溶液得到第一混合体系，其中，所述盐酸溶液中溶质盐酸与所述金属铂两者的比例为盐酸(l):铂(kg)＝3～8:1；所述硝酸溶液中溶质硝酸与所述金属铂两者的比例为硝酸(l):铂(kg)＝0.6～1.6:1。

优选的，所述步骤(1)中，所述赶硝处理前后，所述第一混合体系的体积保持一致；所述赶盐酸处理，是先向所述第一混合体系中加水稀释，然后再浓缩，如此重复若干次。

优选的，所述步骤(1)中，所述盐酸溶液中钠元素和铁元素的浓度均小于1ppm。

优选的，所述步骤(2)中，将所述第二混合体系在100℃～110℃的温度下反应至少12h小时，在该反应过程中向所述第二混合体系中加入水，从而使得所述第二混合体系的体积在该反应过程中保持稳定。

优选的，针对所述步骤(2)生成的所述含有羟基铂的第二混合体系，先对该第二混合体系进行取样得到第二混合体系样品，接着将该第二混合体系样品冷却，然后向该第二混合体系样品中加入质量分数为50％～80％的醋酸溶液使得该第二混合体系样品的ph值为4.55～4.95；接着，对该第二混合体系样品静置陈化15min，若经所述陈述处理后该第二混合体系样品的上清液保持无色，则结束所述步骤(2)中将所述第二混合体系在100℃～110℃的温度下的反应、并执行所述步骤(3)，否则继续所述步骤(2)中将所述第二混合体系在100℃～110℃的温度下的反应。

优选的，所述步骤(4)得到的所述清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分，该羟基铂中钠元素的含量小于5000g/t。

优选的，所述步骤(4)中，任意一次分离上清液、并向余下的沉淀部分中加入水处理后得到的处理后对象的体积与处理前该对象的体积两者相等。

优选的，所述步骤(6)中，利用所述硝酸铂-硝酸溶液、所述质量分数为30％～60％硝酸溶液、以及所述质量分数为1％～10％的甲酸溶液得到所述第四混合体系，该第四混合体系中硝酸根与所述甲酸溶液中溶质甲酸两者的摩尔量之比为3～9：1。

优选的，所述步骤(6)得到的所述硝酸铂溶液还经过浓缩处理，使得该硝酸铂溶液中铂元素的浓度为5％～20％；对该硝酸铂溶液分别稀释10倍和100倍得到两种稀释后的硝酸铂溶液，这两种稀释后的硝酸铂溶液静置48小时后无沉淀。

与现有技术相比，本发明的优点是：与现有技术相比，由于对制备方法的整体流程，包括各个步骤(如溶解金属铂步骤，羟基铂的生成、沉淀、以及清洗、分离等各步骤、以及最终硝酸铂的合成步骤)的各个反应条件(如，所使用的试剂的种类、浓度、使用量，反应的ph值环境、温度、以及反应时间)等进行控制，能够有效解决现有硝酸铂制备方法得到的硝酸铂溶液纯度不高、氯离子残留严重的问题；本发明还通过对硝酸铂溶液制备过程中的各个中间反应产物、以及最终反应产物进行品质控制，能进一步确保最终制备得到的硝酸铂溶液的品质。本发明通过对步骤(2)生成的含有羟基铂的第二混合体系进行检测，以确保步骤(2)反应完全；并且，通过对中间步骤(4)得到的清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分其钠元素的含量进行检测、以及步骤(6)得到的硝酸铂溶液进行稀释后的静置实验，能进一步确保最终制备得到的硝酸铂溶液具有良好的品质。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明中硝酸铂的制备方法主要依次包括(i)纯铂溶解步骤、(ii)生成羟基铂步骤、(iii)沉淀羟基铂步骤、(iv)清洗羟基铂步骤、(v)离心步骤、(vi)合成硝酸铂步骤，其中，

(i)纯铂溶解

加料：根据溶解铂质量多少，选择合适的容器，保证溶液体积占容器体积2/3以下。纯铂用少量纯水润湿，再加入盐酸(l)：纯铂(kg)＝4：1。开启慢加热，控制加热温度为50℃，再向容器中加硝酸，加入总量为硝酸(l)：纯铂(kg)＝0.81：1，首次可加入硝酸量为：20％硝酸量，待反应剧烈时(温度升高，泡沫增多，溶液翻滚)，根据反应剧烈程度逐次缓慢加入硝酸；

溶解：硝酸量加足够后，缓慢加热，控制温度不超过90℃，当溶液中基本上不出现细小泡沫时，表示铂基本溶解完全，进入浓缩阶段；

浓缩：当浓缩至含铂500g/l时，开始进行赶硝，控制加入盐酸的量和速度，使反应平稳，直到无黄烟时为止。盐酸量(l)：硝酸量＝1：1。赶硝完毕后进行赶盐酸，加水至250g/l，浓缩至500g/l，再加水至250g/l，再浓缩至500g/l，如此重复三次，以赶尽盐酸。

(ii)生成羟基铂步骤

将氢氧化钠配置成30％溶液(质量百分比)；

装配好50l反应釜，装入3.215kg的纯水，然后向反应釜中加入30％氢氧化钠4.34kg，再添加22.5kg纯水，搅拌，温度必须低于30℃；

量取1l500g/l铂溶液到恒压漏斗中，通过恒压漏斗滴加到50l反应釜中。加完后检测溶液ph值在13-14之间，否则再用氢氧化钠溶液调整；

连接高温恒温循环油浴锅，将釜中溶液加热到微沸(油温大约108℃)，反应12h小时以上，反应时注意溶液液面，及时补充蒸发的水。

在该(ii)生成羟基铂步骤中，可以采用以下步骤检测反应程度，以判断是否进行下一步(iii)沉淀羟基铂步骤：

用取样器取100ml反应溶液并转移到200ml烧杯中，冷却；

校准ph计，反应溶液冷却后用80％醋酸(体积百分比)将溶液的ph值调到大约5，在溶液中会出现浅黄色/亮奶油色沉淀；

将溶液静置陈化15min，上清液无色则反应完全，有颜色则继续保持反应釜中溶液沸腾直至再次检测反应完全。

(iii)沉淀羟基铂步骤

关闭反应釜，拆掉热循环连接冷却水循环，将釜内溶液降温后放入桶中，静置过夜(即，静置至少12h)，溶液应只有少许沉淀(若有大量沉淀说明羟基铂的合成失败要重做)；

抽滤溶液，并洗虑沉淀，将滤液倒入桶中；

搅拌虑液，往溶液中细流加入冰醋酸同时校准ph计，待刚有大量沉淀出现后放入ph计，继续加冰醋酸，ph计读数稳定为4.85后再搅拌10min。

(iv)清洗羟基铂步骤

待溶液分层后(时间大约为15-30min)，标记桶中液面高度，将上清液通过虹吸吸入另一桶中(上清液静置过夜后还会有沉淀沉降，抽掉其上层液用于回收，沉淀可并入之前的下层浑浊液)；

往浑浊液液面加纯水至标记高度，细细搅拌1min，静置沉降，将上清液抽到洗液回收桶中，再往下层浑浊液加入纯水至标记高度，搅拌，沉降后，再抽去上清液。如此重复清洗下层浑浊液四次，四次清洗所得上清液用双层滤纸过滤后沉淀可洗入已清洗四次的沉淀液。

(v)离心步骤：清洗好的羟基铂沉淀液经离心机离心，除去上清液，得到为含水少的羟基铂沉淀。

(vi)合成硝酸铂步骤

检测钠铂比，清洗四次后的钠铂比应小于5000g/t；

将所得羟基铂铂沉淀加入1.08kg硝酸，搅拌让羟基铂完全溶解得硝酸铂/硝酸溶液；

准备好5l反应釜，将0.72kg硝酸转入搪玻璃反应釜，打开冷凝器，加热至85℃-100℃。打开反应釜的搅拌桨，搅拌釜内的硝酸，检查并确认搅拌速度>40转/分钟；

将硝酸铂/硝酸溶液抽入装有热硝酸的反应釜中。同时滴加90ml甲酸，最好使硝酸铂/硝酸溶液和甲酸的添加能够同时完成；

当所有的氧化铂/硝酸溶液转移完毕后。检查反应物温度，必须控制在90℃-100℃。并维持2小时以确保完全反应，放出冷却到室温；

抽滤硝酸铂溶液并洗虑沉淀至滤渣发白铂颜色很淡，得到无沉淀的硝酸铂溶液，加热或旋蒸将硝酸铂溶液浓缩到合适的浓度。

至此，硝酸铂溶液就制备好了。对于硝酸铂质量检测，可以分别移取两份0.5ml浓缩好的硝酸铂溶液分别稀释10倍和100倍，放置48小时后无沉淀为合格。

以下为具体实施例。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

(1)溶解金属铂：

向2000ml的反应器中加入金属铂200g和800ml45％纯盐酸，并将该盐酸溶液加热至60℃；然后，向该盐酸溶液中滴加65％的硝酸溶液140ml得到第一混合体系，该第一混合体系的温度保持不超过90℃；接着，当所述金属铂完全溶解时，对该第一混合体系进行浓缩，使得该第一混合体系内的铂元素的浓度为600g/l；然后，向该第一混合体系中加入35％盐酸溶液140ml进行赶硝；当所述赶硝处理完毕时，对该第一混合体系进行赶盐酸处理，得到铂元素浓度为600g/l的不含盐酸的铂盐溶液；

(2)生成羟基铂：

向温度不高于30℃的50％氢氧化钠溶液中加入所述步骤(1)得到的所述铂盐溶液，得到第二混合体系，使得该第二混合体系的ph值为13；然后，对该第二混合体系进行油浴加热，使该第二混合体系在105℃的温度下反应12h小时，从而生成含有羟基铂的第二混合体系；

(3)沉淀羟基铂：

将所述步骤(2)得到的所述含有羟基铂的第二混合体系冷却、静置，并过滤沉淀得到滤液；接着，在搅拌的条件下，向该滤液中加入50ml60％醋酸溶液得到第三混合体系，该第三混合体系中生成有羟基铂沉淀；然后继续加入所述醋酸溶液直到该第三混合体系的ph值稳定为4.75；

(4)清洗羟基铂：

对所述步骤(3)得到的所述第三混合体系进行静置处理，直到该第三混合体系分层；接着，分离上清液，并向余下的沉淀部分中加入水，继续搅拌、然后沉降，并再次分离上清液，如此重复若干次，从而得到清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分；

(5)离心：

对所述步骤(4)得到的所述清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分进行离心处理，分离上清液，得到含水量较少的含有羟基铂沉淀的沉淀部分；

(6)合成硝酸铂：

向所述步骤(5)得到所述含水量较少的含有羟基铂沉淀的沉淀部分中加入600ml65％的硝酸溶液，搅拌使得羟基铂沉淀完全溶解，从而得到硝酸铂-硝酸溶液；然后，向处于搅拌条件下的、温度为95℃、50％的硝酸溶液中同时加入所述硝酸铂-硝酸溶液、以及60ml10％的甲酸溶液，得到第四混合体系；接着，将该第四混合体系在95℃的温度下保持至少2小时；然后冷却、并去除沉淀后即得到硝酸铂溶液。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

(1)溶解金属铂：

向2000ml的反应器中加入金属铂200g和800ml50％纯盐酸，并将该盐酸溶液加热至80℃；然后，向该盐酸溶液中滴加65％的硝酸溶液140ml得到第一混合体系，该第一混合体系的温度保持不超过90℃；接着，当所述金属铂完全溶解时，对该第一混合体系进行浓缩，使得该第一混合体系内的铂元素的浓度为700g/l；然后，向该第一混合体系中加入35％盐酸溶液140ml进行赶硝；当所述赶硝处理完毕时，对该第一混合体系进行赶盐酸处理，得到铂元素浓度为700g/l的不含盐酸的铂盐溶液；

(2)生成羟基铂：

向温度不高于30℃的60％氢氧化钠溶液中加入所述步骤(1)得到的所述铂盐溶液，得到第二混合体系，使得该第二混合体系的ph值为14；然后，对该第二混合体系进行油浴加热，使该第二混合体系在108℃的温度下反应15h小时，从而生成含有羟基铂的第二混合体系；

(3)沉淀羟基铂：

将所述步骤(2)得到的所述含有羟基铂的第二混合体系冷却、静置，并过滤沉淀得到滤液；接着，在搅拌的条件下，向该滤液中加入50ml70％醋酸溶液得到第三混合体系，该第三混合体系中生成有羟基铂沉淀；然后继续加入所述醋酸溶液直到该第三混合体系的ph值稳定为4.9；

(4)清洗羟基铂：

对所述步骤(3)得到的所述第三混合体系进行静置处理，直到该第三混合体系分层；接着，分离上清液，并向余下的沉淀部分中加入水，继续搅拌、然后沉降，并再次分离上清液，如此重复若干次，从而得到清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分；

(5)离心：

对所述步骤(4)得到的所述清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分进行离心处理，分离上清液，得到含水量较少的含有羟基铂沉淀的沉淀部分；

(6)合成硝酸铂：

向所述步骤(5)得到所述含水量较少的含有羟基铂沉淀的沉淀部分中加入600ml65％的硝酸溶液，搅拌使得羟基铂沉淀完全溶解，从而得到硝酸铂-硝酸溶液；然后，向处于搅拌条件下的、温度为95℃、50％的硝酸溶液中同时加入所述硝酸铂-硝酸溶液、以及60ml8％的甲酸溶液，得到第四混合体系；接着，将该第四混合体系在95℃的温度下保持至少2小时；然后冷却、并去除沉淀后即得到硝酸铂溶液。

结果如下：

本发明制备过程中，原料的添加顺序十分重要，不能轻易改变。本发明所采用的各种试剂(如，盐酸、硝酸、甲酸、氢氧化钠、醋酸、水合肼等)，均为分析纯。海绵铂，纯度分析不低于gb/t1420-2004的sm-pt99.95。各种器具需为纯净级，用纯水清洗。另外，本发明中所采用的天平，可根据实际采用的原料配比灵活调整，例如，可以采用精确到1g、量程为600kg的磅秤，以及精确到0.1g、量程为32kg的磅秤。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，由于对制备方法的整体流程，包括各个步骤(如溶解金属铂步骤，羟基铂的生成、沉淀、以及清洗、分离等各步骤、以及最终硝酸铂的合成步骤)的各个反应条件(如，所使用的试剂的种类、浓度、使用量，反应的ph值环境、温度、以及反应时间)等进行控制，能够有效解决现有硝酸铂制备方法得到的硝酸铂溶液纯度不高、氯离子残留严重的问题；本发明还通过对硝酸铂溶液制备过程中的各个中间反应产物、以及最终反应产物进行品质控制，能进一步确保最终制备得到的硝酸铂溶液的品质。本发明通过对步骤(2)生成的含有羟基铂的第二混合体系进行检测，以确保步骤(2)反应完全；并且，通过对中间步骤(4)得到的清洗后的含有羟基铂沉淀的沉淀部分其钠元素的含量进行检测、以及步骤(6)得到的硝酸铂溶液进行稀释后的静置实验，能进一步确保最终制备得到的硝酸铂溶液具有良好的品质。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。