基于量子化学方法的铑萃取体系机理研究及铑的回收应用

批准号:
21006037
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
19.0 万元
负责人:
李耀威
依托单位:
学科分类:
B0816.资源、环境与生态化工
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
张立国、周广英、孙峰、李旭凯、刘杰
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中文摘要
铂族金属铑(Rh)是一种重要的催化材料,广泛应用于汽车尾气净化和工业催化等领域,但我国铑储量稀少、价格昂贵,因此开发高效回收铑的技术,是提高铑资源循环再利用的有效途径。溶剂萃取技术是分离提纯铂族金属的重要技术,由于铑在酸性氯化物溶液中容易生成一系列氯水配合物 [Rh(H2O)nCl6-n ](3-n)-(n=0~6),导致其在常规的溶剂萃取体系中存在较大的回收难度。本项目拟通过在溶液中加入SnCl2对铑进行活化预处理,从而改善铑的可萃性能,并以量子化学理论方法为研究手段,探讨单取代酰胺萃取剂萃取铑的性能与结构间的关系,从分子水平上阐明萃合物的结构以及体系萃取机理,同时依据量子化学计算结果进行"萃取剂分子的优化设计与合成",并将其应用于铑的回收,为开发高效的铑萃取分离工艺提供基础研究数据和新的技术选择。
英文摘要
铂族金属铑(Rh)是一种稀有而重要的资源,开发高效回收铑的技术,是提高铑资源循环再利用的有效途径。项目针对铑在酸性氯化物溶液中容易生成一系列氯水配合物[Rh(H2O)nCl6-n ](3-n)-(n=0-6),导致其难于被萃取的问题。研究采用活化-萃取技术,通过在溶液中加入SnCl2对铑进行活化预处理,探讨了活化过程中溶液的性质及其对铑萃取性能的影响,并通过萃合物单晶探讨萃取机理。同时,运用分子轨道理论和量子化学计算方法,对功能配体和贵金属离子进行计算,依据计算结果进行“萃取剂分子的优化设计”,并用于铑、铂、钯的萃取回收研究。具体研究结果表明:. 采用火焰原子吸收法测定溶液中铑的含量时,为了克服测定灵敏度低及共存金属离子易造成测定干扰的问题,通过加入CuSO4+LaCl3体系作为释放剂,能有效提高测定铑的灵敏度,消除常见无机酸和多种共存金属离子的干扰,实验量为每5ml Rh溶液加入5mg/ml CuSO4和5mg/ml LaCl3各1ml,加标回收率在99.85%~105.05%之间。. 以三辛基氧化膦(TOPO)和二丁基亚砜(DBSO)作为萃取剂,研究加入SnCl2活化铑后,从盐酸中萃取铑的性能。结果表明:含铑料液经SnCl2活化后,能显著提高铑的可萃性能,在HCl浓度为3mol/L,Sn/Rh摩尔比>4时,TOPO和DBSO对铑的一级萃取率都可以达到99%以上,萃取是一个快速反应过程。研究还发现,活化后的铑溶液不宜放置太久,由于Sn(Ⅱ)在空气中容易被氧化成Sn(Ⅳ),引起Rh-Sn配合物的分解而失去活化作用,从而导致铑的萃取率下降。萃合物RhCl2(dppe)2(SnCl3)的晶体结构表明,Rh直接与两个1,2-双(二苯基膦)乙烷中的双P原子发生配位,与SnCl3-通过离子缔合形成配合物。萃取机理为离子缔合反应机理。. 贵金属离子与常见配位体的量子化学计算及成键特性研究结果表明,亚砜类基团具有能量较高的σ型HOMO和能量较低的π型LUMO,对铂、钯等贵金属离子具有优良的结合能力。在理论分析与实验基础上,提出了二丁基亚砜萃取分离铂、钯、铑的工艺流程。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:环境工程学报
影响因子:--
作者:杨明珠;李耀威;王刚;刘健
通讯作者:刘健
DOI:--
发表时间:2013
期刊:华南师范大学学报(自然科学版)
影响因子:--
作者:王芝元;李耀威;黎志刚;杨明珠
通讯作者:杨明珠
DOI:--
发表时间:2013
期刊:安全与环境学报
影响因子:--
作者:李耀威;杨明珠;王芝元
通讯作者:王芝元
废旧三元锂电池有价金属回收与综合利用的负极石墨还原机制
- 批准号:n/a
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:李耀威
- 依托单位:
国内基金
海外基金
