铑(Rhodium,元素符号 Rh,原子序数 45)是铂族金属中最稀有、也最“高冷”的一位:产量最少、价格最跳、反射率最高,还专啃“硬骨头”催化。

基本特征
色泽:银白带淡金,抛光后反射率 > 80%,在铂族里“最白最亮”。
晶体:面心立方,极硬(莫氏 4–4.5),冷加工迅速硬化,退火后延展尚可。
熔/沸点:1966 °C / 3727 °C,密度 12.41 g cm⁻³,比铂轻但熔点更高。
唯一稳定同位素:¹⁰³Rh,单核素元素。
化学性格:高冷贵族
常温:对空气、水、稀酸、卤素“无动于衷”,不形成氧化膜;王水也仅微溶。
高温:> 600 °C 开始吸收氧,熔融态吸氧,凝固时又释放,形成“呼吸金属”现象。
氧化态:-1 到 +6 全都有,但 +3 最稳定;+6 仅存在于 RhF₆ 等极强氧化剂。
耐腐蚀:100 °C 以下连王水都奈它不何,是铂族中“最耐酸”的选手。
资源与产量:比铂金还稀缺
地壳丰度:1 μg kg⁻¹(ppb 级),仅为铂的 1/30。
主要来源:南非布什维尔德杂岩(占全球 80% 以上)、俄罗斯诺里尔斯克、加拿大萨德伯里——全是铜-镍-铂族共生矿;无独立“铑矿”。
年产量:≈ 25 t(≈ 800 k oz),仅为黄金的 1/100。
价格过山车:2020 年曾冲至 29,800 美元/oz(950 万美元/吨),2023 年回落 4,000–5,000 美元/oz,仍是黄金 3–4 倍。
核心应用:量少却无可替代
| 领域 | 场景 | 用量/备注 |
| 汽车尾气 | 三元催化器(Rh/Pt/Pd 涂层)——把 NOx 直接拆成 N₂+O₂ | 全球铑消费 85 %;1 辆轻型车平均耗 Rh 0.35 g |
| 化工催化 | Monsanto/BP 醋酸工艺(RhI₂(CO)₂⁻ 活性中心) | 每套 10 t Rh,回收率 > 98 % |
| 电子电气 | 硬盘磁头滑动层、光纤插针耐磨镀层 | 镀层0.05 μm 即可抗 10⁶ 次插拔 |
| 高温合金 | 铂-铑热电偶(Pt-13 % Rh)1300 °C 长期稳定 | 航空发动机、玻璃熔池测温 |
| 珠宝首饰 | 白金/银表面防变色电镀(“铑闪”) | 0.3 µm 即亮白十年不暗 |
| 玻璃工业 | 铂-铑漏板生产无碱玻纤(风电叶片、电子布) | 1600 °C 仍抗蠕变 |
黑科技与新赛道
人工光合作用:Rh₁Cu₇ 单原子催化剂,可见光下 CO₂ → CH₃OH 选择性 > 90 %(Nature Catalysis 2023)。
铑纳米棒光热疗:LSPR 峰 550 nm,局部升温 > 20 °C,体外肿瘤细胞灭活率 99 %。
离心萃取回收:利用 Rh(III) 与新型酰胺萃取剂高速逆流离心,5 min 级平衡,回收率 > 99 %,已在国内 PGM 再生基地试运行。
环境与安全
毒性:金属 Rh 基本无毒;RhCl₃ 溶液对水生生物 EC50 约 10 mg L⁻¹,归为“低毒”。
放射性风险:仅 ¹⁰²mRh、¹⁰¹Rh 等短寿命同位素用于科研,常规工业可忽略。
回收率:因价值极高,汽车催化剂寿命 15–20 年,但报废后 95 % 以上铑被回收,闭环程度居所有金属之首。
