四氯金酸水合物的主要应用

简述

四氯金酸水合物又名氯金酸，化学式可表示为H₃AuCl₄O或HAuCl₄·nH₂O，是一种含结晶水的无机化合物。配合物价键理论说明该物质为平面正方形结构的内轨型配合物，配合物晶体场理论说明其具有抗磁性，且由于Au³⁺5d吸收蓝紫光产生d-d跃迁，故该类物质一般为黄橙色^[1]。此外，关于其物理性质，它易潮解且可溶于水、乙醇及醚类溶剂。

合成工艺

对王水法制备四氯金酸水合物工艺中研究盐酸与硝酸用量及蒸发温度对样品质量的影响，结果表明，制备目标物质的适宜条件为：2倍理论量硝酸，1.5倍理论量盐酸，蒸发温度100℃。对双氧水盐酸法制备四氯金酸水合物工艺中，双氧水盐酸总量，盐酸和双氧水用量比，反应时间对金粉溶解率及反应温度对样品金含量的影响研究表明：当双氧水为2.49倍理论量，盐酸为5倍理论量，反应温度为100℃时，溶金所得氯金酸溶液在100℃进行蒸发浓缩，经浓硫酸干燥后，所得样品质量符合要求^[1]。

应用

综合大量文献研究，四氯金酸水合物主要应用于电催化剂领域。例如，文献公开的一种柔性碳纤维负载金电催化剂的制备方法包括如下步骤：将市售碳毡经双氧水中浸泡后干燥得到碳毡载体；将四氯金酸水合物粉末溶解于去离子水中得到氯金酸溶液；将氯金酸溶液稀释后加入碳毡载体浸泡，经干燥得到金离子负载碳毡；,将金离子负载碳毡加入小分子醇进行水热还原，得到柔性碳纤维负载金电催化剂。该发明将柔性的碳毡改性后浸泡吸附Au³⁺进行水热还原，在碳毡上原位生长形成金单质，控制了金单质的形貌和尺寸，降低了电催化反应过程中的电荷传递电阻，提高了柔性碳纤维负载金电催化剂的电催化性能，且碳毡方便设计成多种尺寸形状，降低其应用难度，解决了粉体或块体催化剂在大规模应用方面的不足^[2]。

又比如，将表面活性剂和葡萄糖溶于蒸馏水中并搅拌过夜，再加入氯化铜和四氯金酸水合物，待混合均匀后在100-150℃的油浴中反应30分钟得到黑红色，均匀稳定的溶液，经无水乙醇洗涤数次后可得到具有五角星结构的AuCu合金催化剂，如下图所示。该双金属电催化剂相对于单金属可以减少成本，降低还原电位并且提高选择性，从而提高催化剂的电催化性能^[3]。

热力学性质研究

为揭示四氯金酸水合物热分解规律，对其进行热重差热(TG-DTA)实验。结果表明，四氯金酸水合物在36-400℃，出现4个吸热峰和相应失重峰，其对应反应分别为：36-130.7℃：HAuCl₄·4H₂O=HAuCl₄+4H₂O；130.7-186.8℃：HAuCl₄=AuCl₃+HCl↑；186.8-247.3℃：AuCl₃=AuCl+Cl₂↑；247.3-344.5℃：2AuCl=2Au+Cl₂↑^[1]。

参考文献

[1]郭伟.氯金酸制备工艺及相关热力学性质研究[D].中南大学,2007.DOI:10.7666/d.y1084025.

[2]吴天星,孟晗琪,雷睿超,等.一种柔性碳纤维负载金电催化剂的制备方法:CN202110478401.8[P].

[3]常方方,任梦云,杨林,等.一种五角星结构的AuCu双金属电催化剂的制备方法:CN202010827197.1[P].