文章转载自“战略性关键金属科普平台”

金属界的刺客——铂

说到刺客你会想到什么？

这个？

古代蒙面刺客

这个？

王者荣耀中的刺客——兰陵王

还是这个？

雪糕刺客

都不是！

今天我们要说的刺客

是金属界的刺客——铂

金属铂

之所以称它为刺客

不仅是因为它令人咂舌的价格

还因为它和钌、铑、钯、锇、铱

这五个元素一起

共享最高强度、最高密度

最高熔、沸点和最耐腐蚀等特点

被我们称之为铂族元素

铂族元素在元素周期表中位置

一 铂的性质

铂，俗称白金

原子序数78，原子量195.084

位于元素周期表第六周期，Ⅷ族

属于过渡金属

铂元素

铂为银白色金属，密度大(21.45 g/cm3)

纯净铂的颜色

（来源：铂：一期“烧”掉几十万的科普视频）

铂具有高熔点（1769℃）

高沸点（3827℃）

铂在空气中加热

（来源：【化学元素控】铂Pt：小姐姐们喜欢的金属）

铂质地较软

有良好的延展性、导热性和导电性

铂的延展性

（来源：铂：一期“烧”掉几十万的科普视频）

它的化学性质稳定

不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液

但可溶于王水

铂在王水中溶解

（来源：铂：一期“烧”掉几十万的科普视频）

铂的电价为+2、+4、+5、+6

高温下可与硫、磷、卤素发生反应

用于制钡盐、合金、焰火、核反应堆等

铂元素合金和烟火

二 铂的历史

当欧洲人第一次

在西班牙的力拓河的泥沙中淘金时

偶然发现一种白色的金属混杂在黄金中间

他们认为这是银的廉价“亲戚”

或者是“未成熟”的黄金

他们费了好大的劲儿

才把这种白色金属分离出来

轻蔑地称之为"platina del Pinto"

意思是"力拓河中的碎银"

铂的英文名platinum

正是来自西班牙语中"白银"一词（plata）

当时的人们还“不识货”

不仅关闭了部分被铂“污染”的金矿

而且，当西班牙政府看见商人

在银元中混用掺有铂的伪币时

还愤怒地下令把开采到的铂统统扔进大海里

此后，铂又被人冷落了许久

18世纪40年代

西班牙数学家、探险家安东尼奥·德·乌略亚

在秘鲁检视了铂金属并记录下有关它的详细资料

1752年，瑞典人亨里克·谢弗仔细地研究了铂

并确认它是一种贵金属元素

金属铂

在随后的半个世纪里

科学家对铂的兴趣大增

并对其进行了各种各样的物理、化学分析

然而

铂在所有金属中反应活性最低

使得科学家很难勘破它的秘密

1799年，由于铂的强惰性

让它有了非常合适的用途

法国科学院制造了一根铂棒

作为“米”的标准

国际米原器

同时还制造了一根铂圆柱体

（含90%的铂和10%的铱）

作为“千克”的标准

国际千克原器

三 铂的资源

相较于金、银矿产资源

铂族元素金属矿产资源储备更低

如果把世界上所有铂族元素

倒入一个奥运会标准泳池内

它的深度都不足以覆盖脚背

而在所有的铂族元素中

铂在地壳中含量最少，仅为5×10-9

通常它是作为提炼镍与铜的副产物而获得的

a.自然铂 b.含铂黄铁矿

c.砷铂矿 d.海绵铂

我国的铂消费量居世界之首

年需求量超过70吨

而我国每年的产量仅为2-3吨

存在巨大的资源缺口

每年都要从南非和俄罗斯进口数十吨铂

四 铂的应用

金属铂具有高熔点（1772℃）

出色的抗腐蚀性

以及稳定的化学性质等特点

在首饰、催化剂、传感器、抗癌药物

石油精炼、电子设备制造等领域有着广泛应用

1 铂金首饰

铂有着极强的抗腐蚀性、耐高温

化学性质不活泼

同时又因为铂具有漂亮的光泽感

本身在地球的含量极其稀少

一些商人抓住了这个机会，将铂制作成了首饰

16世纪，铂金逐渐传入欧洲

成为"与国王称号相匹配的贵金属"

铂金也因其耐腐蚀

和很少与其他物质发生反应的优点

有着爱情永恒不变的寓意

铂金首饰

2 燃料电池的“心脏”——铂基催化剂

近年来

随着能源危机和环境污染问题日益严峻

氢燃料电池汽车产业发展迅猛

其中质子交换膜燃料电池（PEMFCs）

因其高效率、无污染、噪音小等优点

逐渐成为电动汽车绿色动力能源

铂基催化剂由于其活性高、稳定性好的优良性能

被视为质子交换膜燃料电池的“心脏”

质子交换膜燃料电池

3 铂合金纳米材料

由Pt参与制备的合金纳米自组装材料

具有独特的电、光、磁和机械特性

被广泛应用于化学、生物传感器等许多领域

如Au－Pt合金纳米线在传感器设备上组装简单

且灵敏度高、响应快、稳定性和重现性好

因此，作为电催化传感器材料

组装到微电极装置的工作电极上

可用于检测很多生物学反应的重要中间体

比如过氧化氢、胆固醇

甲醇、绒毛膜促性腺激素等

金-铂合金纳米线SEM图

4 发光铂配合物

生物体内存在一些进行信号传递

代谢调控的活性分子

当这些活性物质超出限定范围

可能会导致产生疾病

甚至是癌症

目前，在活性物质示踪领域，金属配合物

因灵敏度高、稳定性好、荧光寿命更长

不易自我猝灭等优点成为研究热点

如2017年，Law团队设计了一种

阴离子炔基铂（Ⅱ）配合物

作为生物探针，用于胰蛋白酶的检测

阴离子炔基铂（Ⅱ）配合物

5 铂类抗癌药物

自从1965年Barnett Rosenberg发现了

顺铂对细胞增殖的抑制作用

铂便开始以抗癌药物的角色进入人们视野

顺铂、卡铂、奥沙利铂等铂配合物

是目前医学领域常用的抗癌药物

但在临床应用上都会有一定限制

目前仍在研究完善

铂类抗癌药物发展史

6 铂族元素对幔源岩浆形成演化的示踪

铂不仅有许多实际用途，

对铂族元素富集演化机制的研究

更具有重要的地质科学意义

铂族元素具有极强亲硫性

主要富集于硫化物中

能够随着岩浆作用从地幔向地壳迁移

因此是幔源岩浆起源和演化以及

岩浆硫化物矿床成因研究非常有效的示踪元素

五 铂的未来

中国是最大的铂族金属消费国

中国的铂金消费结构中

汽车工业需求占比最大

其次是首饰、原油工业、化工工业

玻璃制造和电子工业

此外，由于铂是氢燃料电池中必需的催化剂

是氢燃料汽车快速发展的首要动力

因此铂元素对我国实现“双碳”目标

有着极为重要的作用

随着我国对铂金属的需求持续上升

未来对外依存度将进一步加大

因而应及时进行战略储备

以免因铂族金属控制国

在经济、政治、军事等方面的变动

对我国造成“卡脖子”的负面影响

主要行动包括：

1.加大铂族金属二次回收力度；
2.加强国内铂族元素矿床勘察研究；
3.加强技术创新，提高我国共伴生铂族金属矿床的采收