引言
贵金属具有独特的物理和化学性质，这使其在电气工程、电子、氢能、医药和化学工业中得到广泛应用[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]。粉末材料的性质取决于其形貌和分散度，这推动了"自上而下"和"自下而上"合成方法的发展[1], [7], [8]。虽然存在机械研磨或化学气相沉积等方法，但从复杂化合物化学还原仍然是获取贵金属粉末最广泛使用的方法[1], [3], [7], [9], [10]。
这些粉末的结构特性可以通过调节温度、pH或还原剂的性质来改变[11]。然而，传统化学还原通常需要大量过量的试剂和表面活性剂，这会导致金属表面污染，并需要高能耗煅烧去除[12], [13]。因此，开发不使用表面活性剂而能合成具有特定结构参数贵金属的有效方法具有重要意义[12]。
传统化学还原方法通常需要大量过量的还原剂，难以标准化，且其分解产物可能污染环境。转向水热合成可以最大限度地减少这些问题，因为反应是在受控的封闭系统中进行的。与使用有机溶剂的溶剂热方法不同，水热合成使用水。这避免了从钯粉末中去除高沸点有机溶剂残留物的繁琐过程，该过程不可避免地会在干燥过程中导致毛细现象和不需要的团聚或结构变化。此外，在高温高压的有机介质中进行合成需要严格的安全措施，因为存在可燃性、爆炸性和蒸气毒性风险。水是一种无毒、不燃的介质，使水热过程比开放式系统或有机介质替代方法更安全、更环保。
铂族金属（PGMs）的一个关键特征是能够形成高度分散的粉末（"黑"），其结构特性可以通过在水溶液或惰性气氛中有意粗化来改变[14], [15], [16], [17]。在中等温度范围内，这种粗化需要溶液中存在PGM离子，表明溶解-沉淀机制[15]。与水蒸气环境相比，水热条件下的变化更可取，因为粒径变化更平滑、更可控。
除了合成具有指定性质的材料外，溶解含铂原材料也具有重要意义。由于天然铂族金属资源有限，人们越来越关注从二次原材料（如废催化剂、电子废料）中提取金属，这些材料的金属浓度往往比矿石更高[18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26]。商业提取依赖于火法冶金和湿法冶金方法[20], [27], [28]。虽然火法冶金效率较高，但其能耗大且产生气体排放，降低了其环境吸引力[29]。因此，湿法冶金工艺——基于使用酸（HCl、HNO?、H?SO?）和氧化剂（H?O?、NaClO?、Cl?、过硫酸盐）进行选择性溶解——越来越受到青睐[19], [25], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38]。例如，HCl/H?O?体系在从废催化剂中回收Pt、Pd和Rh方面表现出高效性[33], [34], [37]。
金属可以在开放或封闭系统（高压釜）中溶解。虽然开放系统设备简单，但往往存在溶解不完全、试剂损失和有毒成分释放到环境中等问题，需要昂贵的净化系统。这些局限性可以通过高压釜溶解来克服，该工艺可以强化动力学受抑制的反应，同时通过试剂封闭使用和简化标准化确保环保条件[33], [39], [40], [41]。
高压釜技术的发展不仅对原材料加工相关，对溶解化学纯稀有铂族金属也同样相关，这些金属在精炼后通常以发达比表面积的黑形式存在。获得纯溶液对于合成商业配合物和难熔原材料的分析样品制备是必要的[43], [44], [45]。此前，我们研究了铱(0)在高达210°C温度下溶解的动力学特征，发现活化能为88–145 kJ/mol，表明金属-金属键断裂是速率限制步骤[42], [44]。本研究中钯的研究提供了从根本上新的机理见解，这些见解无法从铱的数据外推。钯表现出明显较低的活化能（36.0–50.7 kJ/mol），表明速率限制步骤转向表面阶段（氧化剂化学吸附和产品脱附）。此外，本研究揭示了Pd粒径与活化能之间的强反比关系，为表面能对活化热力学贡献提供了直接的实验证据，这对湿法冶金过程的理性设计至关重要。
本研究的目的是研究在封闭系统中，不同分散度的金属钯粉末在50至110°C温度范围内于含有过氧化氢的盐酸溶液中的溶解过程。
Natalia V. Belousova|Oleg V. Belousov|Roman V. Borisov
