Platinová čerň

Platinová čerň je černě zbarvená prášková forma platiny, používaná jako heterogenní katalyzátor. Používá se mnoha způsoby: jako tenká elektroda, membrána v palivových článcích, případně pro katalytické zapalování hořlavých plynů v „samozapalovacích“ plynových lampách, troubách a v podpalovačích do kamen.

Použití

Tenké elektrody

Platinová čerň je často používána jako tenká vrstva na pevné platině, čímž vznikají elektrody využitelné v elektrochemii. Pokrývání platinových elektrod vrstvou platinové černi se nazývá „platinizování platiny“. Takováto platina má účinný povrch mnohem větší než je geometrický povrch elektrody, a oproti samotné platině je tak daleko reaktivnější.

V palivových článcích

Platinová čerň slouží jako katalyzátor v palivových článcích s výměnou protonů. Platinová čerň se na membránu nanáší buď pomocí ultrazvukové trysky, nebo zahřátá a stlačená, případně jako difuzní vrstva. Suspenze platinové černi a práškového uhlíku ve směsi vody a ethanolu optimalizuje jednolitost povlaku, elektrickou vodivost a také brání dehydrataci membrány v průběhu nanášení.

Katalytický podpalovač

V minulosti se v řadě „samozápalných“ plynových lamp, trub a kamen používala platinová čerň, která katalyzovala oxidaci malého množství plynu, čímž bylo možné zapálení ohně bez použití zápalek nebo jisker. Tímto způsobem lze obzvláště dobře zapalovat generátorový plyn, svítiplyn a dřevoplyn obsahující příměs vodíku (H2).

Výroba

Platinová čerň se vyrábí zahříváním hexachloroplatiničitanu amonného v tavenině dusičnanu sodného na 500 °C po 30 minut, následovaným nalitím taveniny do vody, promytím, a redukcí vzniklého hnědého prášku (pravděpodobně oxidu platiničitého) plynným vodíkem.[1]

Platinizace kovové platiny

Před platinizací se povrch platiny očistí lučavkou královskou (50% roztok, tedy 3 objemy HCl (12 mol/kg), 1 objem HNO3 (16 mol/kg) , 4 objemy vody).[2]

Platinizace se obvykle provádí ve vodném roztoku obsahujícího 0,072 mol/kg kyseliny hexachloroplatiničité a 0,000 13 mol/kg octanu olovnatého při proudové hustotě 300 A/m2 po 10 minut. Na anodě se uvolňuje chlor; reakci chloru a katody se zabrání vhodným oddělením (například fritou).[2]

Jiný doporučený způsob[1] zahrnuje proudovou hustotu 50 A/m2 po 15 minut, s obrácením polarity každých 30 sekund.

Po platinizování se elektroda opláchne a uschová v destilované vodě; po delším vystavení vzduchu ztrácí katalytické vlastnosti.

Pokrývání platiny platinovou černí bylo objeveno při neúspěšných pokusech o vytvoření platinových fólií pro bolometry.[3][4][5][6]

Pokud se platinová čerň nenanáší na katodu dobře, tak se výsledky dají zlepšit přidáním 1 % síranu měďnatého do kyseliny hexachloroplatiničité v elektrolytu; lepší účinek má menší podíl octanu olovnatého.

Platinová houba

Platinová houba, pórovitá šedočerná forma platiny, která může adsorbovat velká množství plynů, jako jsou vodík a kyslík, což umožňuje její využití ke katalýze řady reakcí plynů, například oxidaci amoniaku nebo spalování hořlavých plynů. Slouží jako surový materiál pro elektronická zařízení, v chemickém průmyslu a ve slitinách. Také může mít využití jako povrchově aktivní látka. Rozpouští se v lučavce královské.

Vlastnosti platinové houby
CAS7440-6-4
Molární hmotnost195,08 g/mol
ČistotaPt ≥ 99,9 %
VzhledČerný prášek
Teplota tání1769 ℃
Teplota varu3827 ℃
Hustota5,78 g/cm3
RozpustnostRozpustná v lučavce královské, nerozpustná ve vodě a anorganických kyselinách

Vyrábí se přimícháním azbestu do kyseliny hexachloroplatiničiné nebo její amonné soli a následným spálením vzniklé směsi; lze ji získat i vydatným zahříváním hexachloroplatiničitanu amonného. Její katalytické vlastnosti závisejí na podrobnostech přípravy.[1]

Výhody platinizované platiny oproti čisté

V kyselině chlorovodíkové má elektroda z čisté platiny oproti platině pokryté platinovou černí při nulovém vstupním proudu za pokojové teploty potenciál +340 mV. Při teplotě 70 °C je rozdíl potenciálů nulový.[7] Příčina tohoto jevu není přesně známa, i když bylo navrženo několik vysvětlení.

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Platinum black na anglické Wikipedii.

  1. a b c Mills, A., "Porous Platinum Morphologies: Platinised, Sponge and Black", Platinum Metals Review, 51, 1, Jan 2007 https://www.technology.matthey.com/pdf/52-pmr-jan07.pdf[nedostupný zdroj]
  2. a b D. T. Sawyer, A. Sobkowiak, J. L. Roberts, Electrochemistry for Chemists, 2nd edition, John Wiley and Sons, 1995
  3. A. M. Feltham; M. Spiro. Platinized Platinum Electrodes. Chemical Reviews. 1971, s. 177–193. DOI 10.1021/cr60270a002. 
  4. O. Lummer; F. Kurlbaum. Bolometrische Untersuchungen. Annalen der Physik und Chemie. 1892, s. 204. Dostupné online. 
  5. O. Lummer; F. Kurlbaum. Bolometrische Untersuchungen für eine Lichteinheit. Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin. 1894, s. 229. Dostupné online. 
  6. O. Lummer; F. Kurlbaum. Ueber die neue Platinlichteinheit der Physikalischtechnischen Reichsanstalt. Verhandlungen der Deutschen Physikalische Gesellschaft zu Berlin. 1895, s. 56. Dostupné online. 
  7. D. J. Ives, G. J. Janz, Reference Electrodes, Theory and Practice, Academic Press, 1961, p. 88

Související články

Média použitá na této stránce

Platinum sponge - KFO.jpg
Autor: Zyp111, Licence: CC BY-SA 3.0
Platinum sponge