背景技術(shù)

銥是ー種具有相當(dāng)延展性的銀白色貴重金屬，熔點(diǎn)2410±40°C。密度22.42克/立方厘米。熔點(diǎn)2410°C，沸點(diǎn)4130°C。面心立方晶體。通常，商品銥的形態(tài)是粉末狀，即銥粉。目前其國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格在10?30萬(wàn)元/千克。

金屬銥是合成其它含銥化合物及制備含銥催化劑的初始原料。含銥化合物和含銥催化劑廣泛應(yīng)用于石油化工和有機(jī)合成領(lǐng)域。例如，甲醇羰基化制醋酸和醋酐裝置都大量使用含銥化合物作為均相催化劑。

制備三氯化銥水合物以及其它含銥化合物的關(guān)鍵步驟是將銥粉溶解在水溶液中。然而，銥是鉬族金屬中化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定最耐腐蝕的金屬之一，不能直接溶于鹽酸、硫酸、硝酸等各種常見(jiàn)酸溶液和沸騰的王水中。

現(xiàn)有技術(shù)用堿金屬過(guò)氧化物或硝酸鉀與氫氧化鉀熔融，將銥共融氧化。共融氧化后的銥?zāi)苋苡谕跛Ｔ诩t熱狀態(tài)下，將氯氣Cl2通至混有氯化鉀KCl或氯化鈉NaCl的銥粉生成四氯化銥IrCl4后可溶于王水。

上述各種溶解銥的方法都存在引入K+或Na+雜質(zhì)離子，溶液中K+或Na+離子需要采用進(jìn)一步反應(yīng)和結(jié)晶等方 式除去。由于銥的價(jià)格昂貴，溶解過(guò)程必須要盡量減少銥的損失，而為了去除引入的其他離子，必將會(huì)増加制備步驟，加大銥的損失，因此上述現(xiàn)有方法制備出的含銥化合物純度較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供ー種銥粉的電化學(xué)溶解方法，簡(jiǎn)單方便、不引入其他堿金屬離子直接將銥粉溶解到鹽酸中得到氯銥酸H3IrCl6水溶液，即:直接將銥粉原料溶解于鹽酸中，而不加入任何其他試劑。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:

ー種銥粉的電化學(xué)溶解方法，其特征在于，包括以下步驟:

第I步，電溶解:在U形電解池I中加入鹽酸溶液和銥粉原料，鹽酸與銥粉原料的重量比為3:1?100:1 ;

所述U形電解池I由耐酸材料制成，U形電解池I中設(shè)置有非金屬導(dǎo)電材料制成的電極2 ；

控制電解池中的鹽酸溫度在100?115°C ;

在所述的電極2兩端加載交流電，電壓為5?80伏，電流為2?50安培,進(jìn)行恒壓電解，直至銥粉基本完全溶解生成氯銥酸水溶液；恒壓電解時(shí)間為I?15小時(shí)；所述鹽酸為高濃度濃鹽酸，鹽酸純度為優(yōu)級(jí)純；

第2步，過(guò)濾:將所得的氯銥酸水溶液過(guò)濾，濾出未反應(yīng)的銥粉；

第3步，濃縮:將過(guò)濾后的氯銥酸水溶液進(jìn)行蒸餾，蒸餾出過(guò)量的鹽酸和水，得到氯銥酸濃縮液；濃縮后氯銥酸水溶液的銥含量為0.25?2.5mol/L。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述U形電解池的材質(zhì)為石英玻璃、玻璃、聚四氟二烯、聚二烯、聚丙烯或聚酷，

所述非金屬導(dǎo)電材料制成的電極為純石墨電極。

 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述交流電的波形是正弦波、方波或三角波。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，恒壓電解時(shí)間為3?15小吋。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，鹽酸的濃度為8?12mol/L。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述銥粉原料的銥含量大于95%。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述銥粉原料的銥含量大于99%。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，第2步中濾出未反應(yīng)的銥粉后，將濾出的未反應(yīng)的銥粉返回U形電解池，返回U形電解池的銥粉與新加入的銥粉原料一起重新進(jìn)行第I步過(guò)程；

第3步中蒸餾出過(guò)量的鹽酸后，將蒸餾出的鹽酸返回U形電解池，返回U形電解池的鹽酸與新加入的鹽酸一起重新進(jìn)行第I步過(guò)程。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，蒸餾出的鹽酸與新鮮濃鹽酸按1:1?1: 3的比例混合后返回U形電解池。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，第1步中所述鹽酸純度為優(yōu)級(jí)純，鹽酸的濃度為10?12mol/L ;鹽酸與銥粉的重量比為5:1?80:1 ;控制電解池中的鹽酸溫度在110?115°C ;

在所述的電極兩端加載交流電，電壓為20?70伏，電流為10?40安培，交流電的波形是民用正弦波；電解時(shí)間是3?8小時(shí)。

本發(fā)明所述的銥粉的電化學(xué)溶解方法，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)銥溶解エ藝復(fù)雜、銥損失大的缺陷，直接將銥粉原料溶解于鹽酸中，而不加入任何其他試劑，當(dāng)采用高純度銥粉為原料時(shí)，可以避免雜質(zhì)干擾，制成高純度的氯銥酸H3IrCl6水溶液。

具體實(shí)施方式

圖1是U型電解池的示意圖。U型石英電解池I其豎管Ib直徑為50mm，兩根豎管中心相距180mm ;底部彎管Ia直徑為18mm，豎管直徑:彎管直徑=2.78 ;豎管和彎管緩慢過(guò)渡，連接處長(zhǎng)度25mm;電解池的容積為800ml電極2選用O 12mm、長(zhǎng)度250mm光譜純石墨電極。U型石英電解池I兩側(cè)經(jīng)冷凝器接口1c安裝冷水冷凝器。

銥粉溶解裝置見(jiàn)圖2，其中:石墨電極兩端連接交流電弧發(fā)生控制器3，銥粉5置于U形電解池底部彎管Ia中，電解池I中加入鹽酸溶液4并置于循環(huán)冷卻水槽7中。

稱(chēng)取30.0克純度為99.99%的銥粉放入石英材料的上述U型電解池中，加入500ml濃度為37%的優(yōu)級(jí)純濃鹽酸。U型電解池底部彎管處銥粉堆積平面距離彎管頂部的鹽酸通道高度> 6mm。在電極兩端加載40伏的民用交流電，電流大小在10?40安培之間變化，處于U型電解池中線底部的銥粉中間附近橫截面會(huì)自動(dòng)形成一個(gè)持續(xù)不斷地打開(kāi)和閉合的界面，間隙小于1mm(如圖2所示6)，界面間出現(xiàn)類(lèi)似短路的電火花現(xiàn)象。電解反應(yīng)6小時(shí)。其間，控制冷卻水的流量，保持電解池中鹽酸溫度在113 °C左右。停止電解后，用定量濾紙過(guò)濾電解液。洗滌、烘干并稱(chēng)量未反應(yīng)銥粉，重4.5克。銥粉的溶解率85%。濾液經(jīng)簡(jiǎn)單蒸餾，蒸餾出過(guò)量鹽酸，得到1.52M/L的氯銥酸H3IrCl6溶液。用ICP分析所得氯銥酸水溶液，其中K、Na、Ca、S1、Rh、Au、Ag、Mg、Pt、Cu等十種雜質(zhì)金屬總重量百分比含量為0.0092% (按氯銥酸質(zhì)量計(jì))。由于只用鹽酸溶解銥粉，氯銥酸水溶液中也不含其它SO42-、NO3-等陰離子。