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高酸环境中钯的电化学行为研究

刘晟初  
【摘要】:钯是一种重要的贵金属,其具有无可替代的物化性质,比如超高的导电性,强吸氢性和优良的催化性能,所以,它被大量应用于各种工业领域。钯、钌、铑是在核裂变中产生的人造贵金属,每一吨燃耗为33GWd/t的反应堆的乏燃料中含有大约1kg钯。据估计,在2030年世界上总共的乏燃料中含有的钯含量为1000吨,数量非常可观。裂变的钯由不同的同位素组成:104(17wt.%),105(29wt.%),10~6(21wt.%),107(17wt.%),108(12wt.%)和110(4wt.%)。其中,唯一的放射性同位素107-Pd的半衰期为6.5×10~6,其放射的β射线强度为35KeV,此外,裂变产生的钯的放射强度仅为520Bq·cm-2,如将其回收,则可以被大量应用于工业领域。 运用多种电化学手段,本文系统地研究了钯在硝酸和盐酸体系中的电化学行为。循环伏安曲线给我们展示了不同电压下一系列钯的氧化还原反应,为电沉积回收单质钯提供了可能和最佳的电压区间。极化曲线证明:硝酸浓度高时,硝酸-亚硝酸的自催化反应占主导;硝酸浓度底时,Pd~(2+)的还原反应占主导。298K时,测得钯的传递系数为0.18。随着温度升高,钯离子的扩散系数从1.89×10~(-8)cm~2/s(288K)升高到4.23×10~(-8)cm~2/s (318K)。电沉积实验中,在不同条件下可以得到较高的回收率,当引入搅拌时,电沉积速率明显升高。 此外,我们还研究了钯在盐酸中的电化学行为和钌在盐酸中的价态调整情况,得到了大量有益的结论。


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