供稿|劉桂華，潘再富，楊 軍，楊善曉，高金翠

貴金屬的應(yīng)用

供稿|劉桂華，潘再富，楊 軍，楊善曉，高金翠

內(nèi)容導(dǎo)讀

自古以來，黃金、白銀是財(cái)富的象征，是國家金融的基礎(chǔ)。以前，各國對黃金、白銀都嚴(yán)加控制，以穩(wěn)定金融次序。隨著國家對貴金屬政策的逐漸放寬，貴金屬也成為現(xiàn)代投資理財(cái)?shù)闹匾a(chǎn)品。其實(shí)，黃金和白銀等貴金屬除了在金融活動中起著重要作用外，貴金屬的獨(dú)特性質(zhì)以及在工業(yè)上有著更廣泛的應(yīng)用，它給整個(gè)人類帶來的效益將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過作為貨幣材料的功能，它們在能源、生態(tài)、環(huán)境、高新技術(shù)等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

貴金屬包括金、銀、鉑、鈀、銠、銥、釕、鋨8種元素，其中鉑、鈀、銠、銥、釕、鋨統(tǒng)稱為鉑族金屬。貴金屬因具有美麗、誘人的色澤，優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，獨(dú)特的催化活性等，這是其它金屬和非金屬很少具備的。在21世紀(jì)人類社會文明高速發(fā)展與嚴(yán)峻挑戰(zhàn)并存的條件下，貴金屬除繼續(xù)起到“財(cái)富象征”和“現(xiàn)代工業(yè)維他命”的作用之外，已有的性質(zhì)和新發(fā)掘的異常特性的完美結(jié)合將使其成為人類社會得以持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵材料。

我國古代的先人們熟知金和銀，商代以前就出現(xiàn)了黃金的淘洗和加工方法。春秋戰(zhàn)國的《山海經(jīng)》列舉出“銀之山”十處。在殷墟中出土了厚度為0.01 mm的金箔，東周發(fā)明了鎏金和金銀錯(cuò)技術(shù)，春秋戰(zhàn)國就有了金銀幣，從漢代劉勝墓中出土的金縷玉衣，金絲直徑為0.14 mm。這些史實(shí)充分說明我國古代的先人們具有很高的金銀加工技術(shù)。明末清初的科學(xué)家宋應(yīng)星著的《天工開物》更系統(tǒng)的記載著我國有關(guān)金銀的知識和技術(shù)成就。

貴金屬在首飾行業(yè)中的應(yīng)用

由于貴金屬具有美麗而光亮的色澤長期不會改變，被人們作為飾品，成為權(quán)利與富貴的象征。據(jù)考古資料證實(shí)，南美在公元前400～800年就對鉑有所認(rèn)識，并用其制造了面飾、鼻飾等。實(shí)際上在20世紀(jì)40年代前，貴金屬的主要用途就是制造飾品，即使其在工業(yè)上的應(yīng)用不斷開拓的今天，它在飾品上的用量仍然可觀。

用在飾品上的貴金屬主要有黃金、銀、鉑、鈀。

貴金屬在金融中的應(yīng)用

歷史上黃金、白銀一直作為貨幣使用，掠取占有更多的黃金白銀是殖民統(tǒng)治者發(fā)動戰(zhàn)爭的動力。馬克思說過：“貨幣天然是金銀，金銀天然不是貨幣?！闭缭诮鸨疚恢浦?，黃金就發(fā)揮著貨幣職能一樣，在制度層面上的黃金非貨幣化并不等于黃金已完全失去了貨幣職能，外貿(mào)結(jié)算不再使用黃金，但最后平衡收支時(shí)，黃金仍是一種貿(mào)易雙方可以接受的結(jié)算方式。黃金非貨幣化并未規(guī)定各國龐大的黃金儲備的去向，就連高舉黃金非貨幣化大旗的國際貨幣基金組織也僅規(guī)定處理掉1 / 6黃金儲備，而保留了大部分黃金儲備，顯然為自己留了一根貨幣黃金的尾巴。

二十世紀(jì)九十年代末誕生的歐元貨幣體系，明確黃金占該體系貨幣儲備的15%。這是黃金貨幣化的回歸。黃金仍是可以被國際接受的繼美元、歐元、英磅、日元之后的第五大國際結(jié)算貨幣。

貴金屬被視為一種保障并且很容易作為一個(gè)儲藏的媒介，被認(rèn)為是用來對抗通貨膨脹的良好資產(chǎn)。隨著近些年國內(nèi)外針對貴金屬市場一些改革措施的逐步實(shí)施，目前已經(jīng)形成了以透明規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)的自由運(yùn)作的貴金屬交易市場。

國內(nèi)各大銀行及一些機(jī)構(gòu)紛紛推出了貴金屬理財(cái)產(chǎn)品，有實(shí)物類，如金條金磚紀(jì)念幣等，有紙幣類，如紙黃金等，有期貨類，也有類似于證券交易顯示的貴金屬交易平臺。

貴金屬在催化行業(yè)中的應(yīng)用

貴金屬催化劑(precious metal catalyst)，一種能改變化學(xué)反應(yīng)速度而本身又不參與反應(yīng)最終產(chǎn)物的貴金屬材料。幾乎所有的貴金屬都可用作催化劑，但常用的是鉑、鈀、銠、銀、釕等，其中尤以鉑、銠應(yīng)用最廣。它們的d電子軌道都未填滿，表面易吸附反應(yīng)物，且強(qiáng)度適中，利于形成中間“活性化合物”，具有較高的催化活性和特殊的選擇性，同時(shí)還具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等綜合優(yōu)良特性，成為最重要的催化劑材料。

用于汽車廢氣凈化催化劑

用汽油內(nèi)燃機(jī)和柴油內(nèi)燃機(jī)為動力的車輛，由于機(jī)內(nèi)燃燒不完全，排出的尾氣中含一氧化碳、碳?xì)浠衔镆约暗难趸锏扔泻怏w，是造成空氣污染、產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的主要污染源，消除這個(gè)污染最有效的辦法就是采用含鉑或含鉑鈀銠的催化劑，能大大降低氧化反應(yīng)的活化能，是CO加速氧化為CO2，[C]、[H]氧化成CO2和H2O，使NOx還原為無毒的N2。一輛轎車約需3g鉑族金屬，在各種工業(yè)中是鉑的最大用戶。

硝酸生產(chǎn)用鉑催化劑

硝酸是生產(chǎn)化肥、炸藥、染料等的基本化工原料，催化氧化氨制造硝酸，幾乎是世界硝酸生產(chǎn)的全部來源，而鉑族金屬又幾乎是氧化氨的唯一催化劑。催化劑為鉑絲、Pt-Rh或Pt-Rh-Pd合金絲織成的網(wǎng)，氧化反應(yīng)很快，在10-11s即可完成，放出大量熱能。生產(chǎn)的NO與O2反應(yīng)得到NO2，溶于水即成硝酸。

石油重整催化劑

從原油中分出的汽油，其辛烷值一般只有30～50，達(dá)不到內(nèi)燃機(jī)燃油的要求，添加四乙鉛可以提高辛烷值防止爆震，但造成空氣污染，并且會使廢氣凈化催化劑失效。1949年世界上建立了Pt/Al2O3為催化劑的鉑重整工業(yè)，可用辛烷值低的粗汽油為原料，通過重整使原料中的成分發(fā)生異構(gòu)化或環(huán)化等結(jié)構(gòu)上的變化，來提高辛烷值。重整催化劑的作用不僅提高了辛烷值，而且還可以按照需要改變原料的結(jié)構(gòu)得到化學(xué)工業(yè)上所需的原料。

化工合成用催化劑

許多塑料、人造纖維、醫(yī)藥是以石油煉制工業(yè)的尾氣為原料合成的，鉑族催化劑在這些合成中具有重要的作用。

燃料電池催化劑

燃料電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)變不受卡諾循環(huán)的限制，故而在理論上效率可高達(dá)90%。在目前的技術(shù)水平條件下能達(dá)到70%～85%左右。汽油機(jī)、柴油機(jī)、氣體透平機(jī)或蒸汽透平機(jī)與發(fā)電機(jī)組成的配套發(fā)電設(shè)備效率為15%～40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃料電池；而且后者具有無聲、無污染、無運(yùn)輸部件，易于維護(hù)、比能量大、機(jī)動靈活等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池中特別是低溫燃料電池是借助于催化劑完成吸附、電子傳送和表面反應(yīng)三種作用，它是必不可少的材料。

貴金屬在電子和陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用

貴金屬在電子工業(yè)上的應(yīng)用

貴金屬在電子工業(yè)上的主要用途是制作各類電鍍材料、電子漿料和電阻材料。含貴金屬電阻材料品種極其繁多，應(yīng)用范圍幾乎包括了目前所有電子工業(yè)領(lǐng)域。貴金屬在電阻材料中的存在形態(tài)包括含單一貴金屬和多種貴金屬的各類合金絲、純貴金屬或貴金屬與普通金屬形成的合金觸電、貴金屬單質(zhì)或有關(guān)化合物與其它材料組成的各類電子漿料等?？梢哉f，沒有貴金屬各類材料的支撐和參與，電子和信息產(chǎn)業(yè)的誕生和發(fā)展是不可能的。正是因?yàn)橘F金屬在包括電子工業(yè)在內(nèi)的整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域起著非常重要的作用，所以當(dāng)貴金屬的貨幣職能退化或完全消失以后，貴金屬的“身價(jià)”并沒有下降，反而直線上升，將貴金屬比喻為工業(yè)發(fā)展的“維他命”一點(diǎn)的不過分。

貴金屬在陶瓷（包括玻璃）行業(yè)的應(yīng)用

貴金屬在陶瓷（包括玻璃）行業(yè)的應(yīng)用也非常廣泛。這些應(yīng)用主要是為電子、化工和醫(yī)藥等行業(yè)提供高質(zhì)量和高性能的含貴金屬的各類陶瓷材料和玻璃材料。例如，貴金屬在化工和醫(yī)藥行業(yè)最大用途是作為催化劑使用，但是不把貴金屬附載到有關(guān)多孔物質(zhì)上去，貴金屬與有關(guān)反應(yīng)物料之間的接觸面非常有限，其催化性能很難得到有效發(fā)揮。而陶瓷具有良好的耐腐蝕能力、耐高溫能力和一定的機(jī)械強(qiáng)度，將其制成多孔性材料并吸附一定量的貴金屬后的狀態(tài)正是化工和醫(yī)藥行業(yè)作為催化劑所必需的形態(tài)，因此陶瓷類貴金屬催化劑已經(jīng)成為在化工和醫(yī)藥行業(yè)所用貴金屬催化劑的主要種類之一。又如，許多含貴金屬的電子器件的基底材料為陶瓷，貴金屬在電子行業(yè)中的應(yīng)用，很大一部分實(shí)際是在制備各類特種陶瓷（熱敏陶瓷、壓電陶瓷、光敏陶瓷、氣敏陶瓷等）。

貴金屬在醫(yī)藥上的應(yīng)用

貴金屬除了在化工、電子等方面有廣泛的用途外，在醫(yī)藥上也正在獲得越來越廣泛的應(yīng)用，其中有些應(yīng)用如含鉑抗癌藥物的應(yīng)用是其它金屬的化合物所不可替代的。

含鉑抗癌藥物

自從1969年盧森堡首次報(bào)道了順鉑的抗癌活性后，含鉑的抗癌藥物發(fā)展迅速，例如順鉑和卡鉑已成為癌癥化療不可缺少的藥物，含鉑抗癌藥物具有良好的應(yīng)用前景。

順鉑的抗瘤譜較廣，抗癌作用強(qiáng)，抗癌活性高?？捎糜谑车腊⒎伟?、鼻咽癌、膀胱癌、宮頸癌、前列腺癌、惡性淋巴瘤、軟組織肉瘤、頭頸部腫瘤及睪丸腫瘤等?？ㄣK的作用與機(jī)制和順鉑相同，抗腫瘤活性高于順鉑。草酸鉑用于大腸癌治療用藥。在幾千種業(yè)已合成的鉑類抗癌配合物中，只有很少一部分顯示了較高的抗癌活性并進(jìn)入了臨床階段。近年來的研究已經(jīng)從抗癌機(jī)理入手，突破了原來的構(gòu)效關(guān)系，尋找一些抗癌機(jī)理不同于第一和第二代抗癌藥物的第三代鉑類抗癌配合物。總的看來，在上述諸多鉑類配合物中，具有兩個(gè)不同氨基的所謂混胺型鉑類配合物往往在同一體系中具有較為優(yōu)良的抗癌作用，這或許將成為新一代鉑類抗癌藥物誕生的一個(gè)重要方向。

貴金屬在牙科合金中的應(yīng)用

在人們的日常生活中由于種種原因，牙齒跟其它組織器官一樣會被損傷。在牙科學(xué)中，金屬主要用于充填材料、錘造金屬箔、鑄造牙冠、鑲嵌體、牙橋、假牙托、銷釘和焊料。因牙科金屬材料要求生物相容性好、抗腐蝕性好、色度接近牙齒本色、高的抗拉強(qiáng)度和硬度、加工性能好、原料充足等特點(diǎn)，貴金屬及其合金具有獨(dú)特的、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，因此首先被選為牙科材料。另外，從心理要求來說，如同人們喜歡貴金屬首飾一樣，把貴金屬裝在牙齒上以顯示高貴和富有，人們似乎也會從中感到愉快和舒適。

貴金屬在納米材料中的應(yīng)用

材料技術(shù)的發(fā)展趨勢之一是粒子尺度越來越小的方向發(fā)展。以前組成材料的顆粒，尺度都在微米（10-6m）量級，而現(xiàn)在出現(xiàn)了向納米（10-9m）尺度發(fā)展的趨向。納米材料是近幾年來最受關(guān)注的新材料之一，其重要意義越來越為人們所認(rèn)識。盡管納米科技產(chǎn)品進(jìn)入市場尚需大約四五十年的時(shí)間，但一些納米粉體材料已先期進(jìn)入應(yīng)用階段，顯示出了奇特的性能。納米技術(shù)將對產(chǎn)品的升級換代發(fā)揮重要的作用。貴金屬深加工領(lǐng)域涉及到的許多產(chǎn)品，特別是貴金屬粉體材料，如能與納米技術(shù)相結(jié)合，將給貴金屬深加工帶來新的內(nèi)容，并將為貴金屬深加工及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供巨大的發(fā)展空間。

催化劑材料

貴金屬材料本身就具有優(yōu)良的催化活性，如果將其再制成納米顆粒，比表面積大大增加（1g鉑納米顆粒比表面積有兩個(gè)足球場大）且有豐富懸空鍵，因此是活性更高、選擇性更好的催化劑。

貴金屬納米催化劑包括貴金屬納米顆粒催化劑和負(fù)載型貴金屬納米催化劑，目前已成功應(yīng)用于高分子、高聚物的加氫反應(yīng)。稀土氧化物加貴金屬納米顆粒凈化汽車尾氣，取得了明顯的效果，貴金屬納米催化劑在環(huán)境保護(hù)中得到更廣泛的應(yīng)用。

衛(wèi)生、醫(yī)用材料

國內(nèi)外已成功研制出納米載銀材料，這種材料銀顆粒直徑大約90 nm，銀含量為3.4%，在1223K高溫下，對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌有明顯抑制作用，將這類顆粒均勻分布于紙張、纖維、木材和塑料中，將使這些材料有殺菌消毒的作用，其應(yīng)用十分廣泛。

具有生物活性的貴金屬化合物，制成納米材料后，其利用率大大提高，將貴金屬納米藥物充填于納米微管中，具有緩釋作用，利用這些特點(diǎn)，國外已有人設(shè)想制作順鉑的納米顆粒，如獲成功，將使鉑族金屬抗癌藥物的應(yīng)用取得重大突破。納米藥物可以通過皮膚直接吸收而無需注射，這將給藥物制劑工業(yè)帶來變革性的革命。

儲氫材料

鉑、鈀具有很強(qiáng)的以金屬氫化物形式儲氫的能力，納米鉑族金屬管具有很高的比表面積，是很理想的儲氫材料。

傳感材料

納米微粒對環(huán)境中的熱、光、濕度和溫度極為敏感，因此傳感器是納米顆粒最有前途的應(yīng)用領(lǐng)域之一。納米鉑載于Al2O3粉末上，可用在可燃?xì)怏w傳感器中。鈀、釕膠體或由它們的納米粉末制成的漿料在濕度、溫度傳感器中也有重要的應(yīng)用。

光學(xué)材料

用于真空鍍法制成的Au、Ag及Cu金屬薄膜，以及TiO2/Ag/TiO2制成的多層干涉膜，均為良好的納米紅外反光材料。Pd/Y、Pd/La納米復(fù)合膜已成功用作光轉(zhuǎn)換材料。Ag/玻璃納米復(fù)合膜，可用光開關(guān)器件中。

結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，貴金屬材料得到越來越廣泛的應(yīng)用，隨著貴金屬的用途不斷的開發(fā)，其研究和開發(fā)對工業(yè)和社會發(fā)展意義重大，今后許多領(lǐng)域必將是鉑催化劑大顯身手的時(shí)代。

[1] 劉桂華，侯文明，沈善問，等. 從合成三(三苯基膦)氯化銠產(chǎn)生的有機(jī)廢液中回收銠.貴金屬,2011, 32(4), 21-23

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[4] 王永錄，劉正華.金銀及鉑族金屬再生回收. 長沙：中南大學(xué)出版社，2005

[5] 董守安.現(xiàn)代貴金屬分析. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007

[6] 譚慶麟，闕振寰. 鉑族金屬：性質(zhì)、冶金、材料. 北京：冶金工業(yè)出版，1990

Application of Precious Metals

LIU Gui-hua, PAN Zai-fu, YANG Jun, YANG Shan-xiao, GAO Jin-cui

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潘再富，男，高級工程師，主要從事貴金屬化合物開發(fā)和經(jīng)營

云南省重大科技計(jì)劃項(xiàng)目（2008IA008，2008CF002）

貴研鉑業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650106

劉桂華，工程師，主要從事貴金屬化學(xué)冶金工作，貴研鉑業(yè)股份有限公司，稀貴金屬綜合利用新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室