Tungsten Bronze
Introduction
Les bronzes de tungstène constituent un groupe de composés constitués de trioxyde de tungstène, WO 3 et un métal alcalin tel que le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb), ou le césium (Cs). La forme chimique générale est MxW03, où M = Na, K, Rb, Cs ou, et 0 La variation de composition affecte également la structure du composé. Imaginer un cube avec un atome de tungstène, à chaque coin, un atome d'oxygène dans le milieu de chaque bord et un atome d'un métal alcalin dans le centre du cube. Cependant, dans un bronze de tungstène il n'y a pas un atome au centre de chaque cube. Lorsque x <1, seule une certaine fraction des cubes contiennent un atome alcalin. Si x est élevé, proche de 1, la structure du réseau cristallin sera cubique. Comme x diminue, moins des cubes sont remplis, les changements de structure. À environ x <0,3, ou avec moins de 30% des cubes pleins, la structure devient hexagonale, avec des atomes disposés dans des plaques hexagonales. L'agencement cubique décrit ci-dessus avec un atome au centre d'un cube est typique pour les pérovskites, un groupe de matériaux céramiques avec une variété de propriétés électriques intéressantes. Les supraconducteurs à haute température sont parmi ceux-ci. Dans la phase cubique, les bronzes de tungstène sont métalliques et conduire l'électricité. Cependant, dans la phase hexagonale, ils deviennent supraconducteurs. Tungsten bronze a structure de tunnel espace spécial, classé par la structure cristalline, il peut être divisé en perovskite de tungstène bronze (TBP), tétragonale tungstène bronze (TTB), bronze de tungstène hexagonal (HTB) et intercroissance tungstène bronze (ITB). TBP et HTB appartiennent à des non-stoichiometricm tungstène bronze spécial peut être divisé dans la même catégorie que composé non stoichiometricmn. W existe en tant que W 6 + , W 5 + et W 4 + en tungstène bronze pour équilibrer la charge électrique du composé. la structure du tunnel et de son état de valence spéciale fait avoir la propriété supérieure électrique et conductrice d'ions, supraconducteur et la propriété photochromique. Son application dans la batterie de stockage, électrochromisme et capteur chimique a attirer une grande attention.
1. Non-stoichiometricmn composé
1. Mouillez méthode chimique 2. méthode de réduction thermique 3. Méthode électrochimique Tungsten bronze a une bonne conductivité électronique et ionique, la supraconductivité et les propriétés optiques, qui a de larges perspectives d'application. Dans ces performances de bronze de tungstène, la conductivité et la supraconductivité ont été étudiés précédemment, en particulier les propriétés supraconductrices, qui étaient devenus l'objet dans les années soixante et soixante-dix. Bien qu'il y ait des rapports sur le tungstène type bronze conductivité et conduction électronique maintenant, la conductivité et la supraconductivité est plus le contenu principal des études de performance. Tungsten bronze a été formé après contre-ion intégré dans WO 3 , sous certaines conditions, et il a lui-même des couleurs en raison de l'absorption et la diffusion de la lumière, et l'intensité de l'absorption et le changement de diffusion avec le x changement de valeur, ce qui rend également le tungstène bronze présentent des couleurs différentes. Les propriétés optiques de tungstène bronze sont plus importants en raison du plasma H +, Li +, Na + et Ag + enrobage, dont il es plus recherches. En ce qui HxWO 3 a l'absorption de la lumière la plus forte, Li + suivi. Cependant, le lithium et le tungstène de sodium bronze ont une absorption maximale de la lumière lorsque x ≈ 0,6, tandis que le bronze de tungstène d'hydrogène ne fonctionne pas. dispositif Electrochromique et dispositif de photochromisme comme deux aspects importants des applications de bronze de tungstène, performance optique est l'un de ses principes de base. applications électrochromisme sont liées au plasma H + et Li + incorporation réversible électrochimique sur WO 3 électrode. plongement optique est que le plasma H +, Li + et Na + dans WO 3 réversiblement solide sous irradiation de la lumière, qui est aussi une performance importante de tungstène bronze, et ce sont les réactions de base pour atteindre la lumière de couleur système de conversion photoélectrique et d'autres applications. Parce qu'il est le mélange de WO 3 et le tungstène bronze après l'intervention, cet effet a également été considérée comme un processus de dopage optique. Nouvelle performance de l'humidité des propriétés sensibles à la nature sensible de certains produits chimiques peuvent également fait de tungstène bronze application effective en humidité des instruments de mesure, capteurs chimiques et d'autres dispositifs. Classement
TBP et HTB sont non-stoichiometricmn tungstène bronze spécial, sa formule chimique est MXWO 3 (0
ITB contient B 2 O 6 2 - est due au manque d'O ou l'ion supplémentaire B ou BO prend la plus grande vacance du composé . Habituellement, il peut être exprimé comme (AO) m . (B 2 O 5 ) n ou (AO ) m . (BO 3 ) n en fonction de son état de valence. BaO. Les principaux produits are（Nb2O5）2、BaO.(Ta2O5)2、Nb8W9O47.
3. Tetragonal tungstène bronze
TTB est le plus souvent vu et utilisé dans la structure de bronze de tungstène, il est devenu le centre de recherche et de développement. Beaucoup bronze orthogonalité de tungstène est la super structure du TTB, il est classé en TTB.
Préparation
Procédé chimique par voie humide est d'abord appliqué à la préparation de HxWO 3 . La méthode humide commune de préparation de la méthode chimique contient les étapes suivantes: Soaking WO 3 cristallin dans de l'acide et de la puissance de métal (Zn, Pb, Sn) solution, réagir dans un récipient spécial (comme réacteur Jones, peut réaliser la séparation entre réactif et air). Pendant le traitement, H entre en vacance de WO 3 . Par exemple, H0.3WO 3 de structure hexagonale peut être préparé par hexagonale WO 3 , l'acide chlorhydrique et Zn.
composé Precursor se décompose en solution peut obtenir de tungstène bronze. Par exemple, APT (NH 4 ) 10 (W 12 O 41 ) 5H 2 O mélangé avec une solution comme l'acide acétique glacial et le chauffage à 200 ℃, structure hexagonale (NH 4 ) XWO 3 peuvent être obtenus.
En raison de la basse température au cours du processus de synthèse, l'état cristallin du produit est meilleur de sorte que la méthode est devenue l'objet de recherches.
2.1 Phase phase méthode de réduction de chauffage
Ci-dessous le procédé de préparation: Mix WO 3 , poudre de tungstène métal ou WO 2 et tungstate de métal M, chauffer à 1000 ℃ sous atmosphère de vide ou sous atmosphère inerte. Ensuite, retirer les impuretés pour obtenir MXWO 3 . équation de réaction est:
x / 2M 2 WO 4 + (1-x) WO 3 + x / 2WO 2 → MXWO < sub> 3
Méthode 2.2 La décomposition thermique
Chauffage composé précurseur comme complexe HPA, complexe peroxy-HPA et d'autres composés contenant du tungstène complexe peut se décomposer en tungstène bronze. La méthode de décomposition thermique de APT pour obtenir le tungstène d'hydrogène bronze contient les étapes suivantes:
1) Chauffage APT: (NH 4 ) 10 (H 2 W 12 O 42 ) 7H 2 O moins de 100 ~ 200 ℃ pour obtenir (NH 4 ) 10 (W 12 O 41 ) 5H 2 O;
2) (NH 4 ) 10 (W 12 O 41 ) 5H 2 O est continué à se décomposer en ( NH 4 ) 0,33 WO 3 sous 200-250 ℃;
3) Sous 250-575 ℃, (NH 4 ) 0,33 WO 3 montre une grande stabilité, il se transforme en H 0,33 WO 3 et WO 3 .
Parmi lesquels (NH 4 ) XWO 3 peut être décomposé en HxWO 3 sous 150-350 ℃ avec changement de structure cristalline, l'équation chimique est: (NH 4 ) XWO 3 = HxWO 3 + XNH 3 (g).
Méthode électrochimique est couramment utilisé dans la préparation de tungstène d'hydrogène bronze et de lithium de tungstène bronze. Son processus de production contient: conversion WO 3 en électrode, puis en utilisant WO 3 électrode en tant que cathode, en utilisant du graphite ou Pt comme anode, électrolyse acide sulfure ou l'acide nitrique peut obtenir l'hydrogène bronze de tungstène ou de lithium de tungstène bronze, l'équation chimique est comme suit:
xH + + WO 3 + xe = HxWO 3
xLi + + WO 3 + xe = LixWO 3
Immobilier et de l'application