タングステンブロンズ化合物

簡単な紹介

タングステンブロンズ（TB）は、通常、立方晶または正方晶の形で、典型的な非化学量論的化合物です。フッ化水素酸を除くすべての酸に可溶で、水に溶けないが、アルカリ性試薬中に可溶性。その化学式は次のように書くことができます。MxWO₃ (x =0~1)，Mは共通の第1及び第2主族元素及び希土類元素タングステンブロンズであることを特徴とします。多様性と値x Mを変更し、それは、導体または半導体特性を有することを可能にします。結晶化学研究は、タングステンブロンズは、本質的にアルカリ金属原子の挿入であることを示しています WO₃ 形成された固溶体の格子の後。全ての空孔が充填されたときに、化合物が得られます。 MWO₃ 。タングステンを形成する可変原子価タングステンブロンズと、そして空間を部分的にしかアルカリ金属原子で置換されている場合は、タングステン原子の一部が六価五価となるであろう。

分類

タングステンブロンズは、（一般的にペロブスカイト型タングステンブロンズ（PTB）、正方晶タングステンブロンズ（TTB）、六方晶タングステンブロンズ（HTB）と共生タングステンブロンズ構造に分割されている分類の結晶構造に基づいて、特別な空間トンネル構造を有していますITB）。ペロブスカイト型タングステンブロンズと六角形のタングステンブロンズは、多くの場合、非化学量論的化合物であるので、一つのカテゴリ、即ち非化学量論化合物に結合することができます。 WはタングステンブロンズですW⁶⁺、W⁵⁺和W⁴⁺そして、他の混合原子価状態、全体的な電荷平衡化合ようにします。この特定のトンネル構造と価電子は、電子およびイオン伝導性、超伝導性、光学特性等の優れた特性を有しています。等の二次電池、電気系統の変色や化学センサーの面での応用は、広範囲に及ぶ研究の関心を引き起こしました。

タングステンブロンズは1.非化学量論
ペロブスカイト型タングステンブロンズ（PTB）と、六方晶タングステンブロンズ（HTB）は、式の非化学量論的タングステンブロンズ化合物の特別なクラスでありますMxWO₃（0

2.共生のタングステンブロンズ（ITB）
このようなタングステンブロンズは、通常含む、化学量論的化合物であり、B₂O₆^2-共生のタングステンブロンズ（ITB）は、不足しているためであるか、または追加のOのBイオンを含有するか、BOグループは、場所によって形成された最大のギャップを占めました。典型的には、のように表現されるBサイトイオンの価数に応じて（AO）_m.(B₂O₅)_nまたは（AO）_m.(BO₃)_n，これは主に、共生タングステンブロンズと呼ばれていますBaO.（Nb₂O₅）₂、BaO.(Ta₂O₅)₂、Nb₈W₉O₄₇。最近の研究者らMxWO₃(M=K, Rb, Cs, x=0.19~0.33)六角形のタングステンブロンズ（HTB）。しかし、縮小X（X<0.10）で、六方晶タングステンブロンズはもはや安定ではない、と共生タングステンブロンズを形成しますWO₃そして、六方晶タングステンブロンズ構造の層を交互ので、今では準2次元タングステンブロンズと呼ばれています。

3.正方晶タングステンブロンズ
タングステンブロンズ最も一般的で最も広く使用されているの正方晶タングステンブロンズの構造だけでなく、研究の焦点（直交タングステンブロンズ構造であり、その多くは、上部構造のTTBであるので、ここではまた、TTBに分類されます）。所謂タングステンブロンズ構造は、主に指しますTTB。

調製法

1.湿式化学法
このような方法は、最初に適用されHxWO₃準備。一般的な湿式化学法の調製は、次のとおりです。WO₃ 酸と金属粉（亜鉛、鉛、錫、等）に浸漬結晶が水素タングステンブロンズを調製するための反応において（空気の分離と反応体を実現することができ、例えば、ジョーンズ反応器など）特別な容器であった、反応プロセスへの水素WO₃ルールギャップ。六方晶構造と同様にWO₃ 塩酸、Znが六方晶構造を調製しましたH_0.3WO₃，これは、金属のような導電性を有します。WO₃触媒正方晶構造としてのAbのために硫酸溶液に1mol/ LでH_0.23WO₃。
ヘラルド化合物による溶液中にもタングステンブロンズの熱分解により調製することができます。このようなパラタングステン酸アンモニウム、すなわちとして(NH₄)₁₀(W₁₂O₄₁) 5H₂O非水性溶液（酢酸、エチレングリコール、または両方の混合液の一定割合に）200℃まで加熱し、一定の圧力下で、最終生成物は、六面体構造として得ました(NH₄)xWO₃。
その比較的低い合成温度の湿式化学的方法は、生成物を結晶化状態など、優れているホット研究合成法となるが、タングステンブロンズの多くの種類ではない今、この方法で合成します。

2.削減法
2.1位相 - 位相加熱還元
以前よりもタングステンブロンズアプリケーションを準備するこの方法。まず、以下のように調製しましたWO₃、その後、真空中または不活性雰囲気下で加熱したタングステン金属粉末（またはWO 2）と適切な割合で均一に混合し、金属Mのタングステンは、反応温度は約1000℃で一般に] C.反応終了後、未反応の不純物が比較的純粋に得ることができますMxWO₃。関連する反応式は次のように表すことができます。:
x/2M₂WO₄ + (1-x)WO₃ + x/2WO₂→MxWO₃
2.2 熱分解
パイオニア化合物（主に酸錯体、過酢酸錯体、タングステンを含むいくつかの複雑な化合物を介して、このアプローチ タングステンブロンズの熱分解により調製など）、熱分解二タングステンブロンズを通して比較的早い部分タングステンとタングステンがあります。 たとえば、次のようにパラタングステン酸アンモニウム水素タングステンブロンズの熱分解を用意しました：
1)APT, その(NH₄)10(H₂W₁₂O₄₂)7H₂O,で100 ～200 ℃の分解(NH₄ )10(W₁₂O₄₁)5H₂O；
2)(NH₄ )10(W₁₂O₄₁)5H₂Oで200-250 ℃下打破するために続行するには(NH₄)_0.33WO₃；
3)で250-575 ℃下段,(NH₄)_0.33WO₃大量に相対的な安定性を示しますH_0.33WO₃とWO₃。
間の(NH4 )xWO₃分解の準備HxWO₃。プロセス温度範囲は、同時に、多くの場合、式で表される、結晶形の変化を伴う、一般に150〜350℃であります：(NH₄ )xWO₃=HxWO₃+xNH₃(g)。

3.電気化学的な
このような方法は、タングステンブロンズ、より一般的な方法、特に水素タングステンブロンズとリチウムタングステンブロンズを用意し、製造プロセスが発生します 反応は、いくつかのアプリケーションでこれらの二つの基本的なタングステンブロンズの反応です。タングステンブロンズの電気化学的調製は、より高い温度を必要とし、良好な結晶を得ることは容易ではありません。まず、以下のように製造プロセスでありますWO₃電極特定の方法により形成され、その後WO₃ カソードとグラファイト、Pt電極又はアノード、硫酸、硝酸または水素リチウムタングステンブロンズタングステンブロンズを取得するために、対応するリチウム塩電解のような不活性薄いリチウム電極。対応するカソード反応式は以下のとおりです。
xH++WO₃+xe=HxWO₃
xLi++WO₃+xe=LixWO₃

特性と応用

タングステンブロンズは、良好な電子およびイオン伝導性、超伝導と光学特性を有する広範なアプリケーションの見通しを持っています。これらのタングステンブロンズのパフォーマンスでは、導電性と超伝導の研究が早期に、60年代、70年代には特に超伝導特性は、焦点となっていました。あるが、今タングステンブロンズ型導電性と電子伝導の報告はないが、導電性と超伝導は、もはや性能試験の主な内容です。

特定の条件下では、補償イオンは、埋め込まれましたWO₃ 理由は、その光吸収及び散乱色をしている自分自身を残す、および吸収のタングステンブロンズを形成した後、そのx値と強度変化変化し、別の色を示すタングステンブロンズを散乱。 H+、Li +（リチウムイオン）、NのA+とタングステンを埋め込むことにより形成されたAg+プラズマが光学性能がより顕著青銅、そしてより多くの研究。間のHxWO₃ 最強による光の吸収、Li +（リチウムイオン）が続きました。しかし、リチウムとナトリウムタングステンブロンズのx≈0.6最大の光吸収における、水素タングステンブロンズが最大ではありませんしながら。

電気系と光学系は、タングステンブロンズアプリケーションの二つの重要な側面は、光学性能は、その基本的な原則の一つであるとして、変色変色が意味することを意味します。電力システムアプリケーションがH+、Li +イオンなどで変色していますWO₃ 関連組み込みリバーシブル電気化学電極。

光学的手段H+、Li +（リチウムイオン）およびNa+プラズマ照射光を埋め込み可逆的にWO₃ 固体、タングステン色の光電変換や他のアプリケーションを実現するための基本的な反応系であり、また重要な特性青銅です。介入があるのでWO₃ タングステンブロンズの混合物が、この効果は、光学ドーピングプロセスとして見られました。

新しいパフォーマンスの化学物質のいくつかの機密性などの湿度特性も湿度測定機器、化学センサーおよび他のデバイスでのタングステンブロンズ効果的なアプリケーションを作成することができます。