tungstênio Bronze

Introdução

Os bronzes de tungsténio são um grupo de compostos constituídos de trióxido de tungsténio, WO ₃ e um metal alcalino, tal como sódio (Na), potássio (K), o rubídio (Rb), ou césio (Cs). A forma química geral é MxW03, onde M = Na, K, Rb ou Cs, e 0

A variação na composição também afecta a estrutura do composto. Imagine um cubo com um átomo de tungsténio em cada canto, um átomo de oxigénio no meio de cada borda e um átomo de um metal alcalino no centro do cubo. No entanto, em um bronze de tungsténio não é um átomo no centro de cada cubo. Quando x <1, apenas uma certa fracção dos cubos irá conter um átomo alcalino. Se X é grande, próximo de 1, a estrutura de rede cristalina cúbica será. Como x diminui, menos dos cubos são preenchidos, as mudanças na estrutura. A cerca x <0,3, ou com menos de 30% dos cubos completos, a estrutura torna-se hexagonal, com átomos dispostos em placas hexagonais.

O arranjo cúbico descrito acima com um átomo no centro de um cubo é típico para perovskitas, um grupo de materiais de cerâmica, com uma variedade de propriedades eléctricas interessantes. Os supercondutores de alta temperatura está entre estes. Na fase cúbica, bronzes tungstênio são metálicos e conduzir eletricidade. No entanto, na fase hexagonal, tornam-se supercondutor.

Classificação

Tungsten bronze tem estrutura especial espaço túnel, classificada pela estrutura cristalina, que pode ser dividido em bronze perovskita tungstênio (PTB), tetragonal tungstênio bronze (TTB), bronze de tungsténio hexagonal (HTB) e bronze intercrescimento tungsténio (ITB). PTB e HTB pertencem bronze especial de tungstênio não-stoichiometricm pode ser dividido na mesma categoria que o composto não-stoichiometricmn. W existe como W ^{6 +} , W ^{5 +} e W ^{4 +} em bronze de tungstênio para equilibrar a carga elétrica do composto. estrutura do túnel e seu estado de valência especial torna têm propriedade de categoria superior elétrica e condutora de iões, supercondutores e propriedade fotocrômico. Sua aplicação na bateria de armazenamento, eletrocromismo e sensor químico tem chamar muita atenção.

1. Não-stoichiometricmn composto
PTB e HTB são especiais não-stoichiometricmn tungstênio bronze, sua fórmula química é MxWO ₃ (0 2. intercrescimento bronze de tungsténio
ITB contém B ₂ O ₆ ^{2 -} é devido à falta de O ou o íon extra de B, ou BO leva a maior vaga do composto . Normalmente, ele pode ser expressa como (AO) _m . (B ₂ O ₅ ) _n ou (AO ) _m . (BO ₃ ) _n de acordo com seu estado de valência. BaO. Os principais produtos are（Nb₂O₅）₂、BaO.(Ta₂O₅)₂、Nb₈W₉O₄₇.
3. tetragonal tungstênio bronze
TTB é o mais visto e usado na estrutura de bronze de tungsténio, tornou-se o foco de pesquisa e desenvolvimento. Muitos bronze ortogonalidade de tungstênio é a super estrutura de TTB, por isso, é classificado em TTB.

Preparação

1. Molhe método químico
método químico molhado é primeiramente aplicado na preparação de HxWO ₃ . O método de preparação método químico molhado comum contém as etapas de: imersão WO ₃ cristalina em solução ácida e power metal (Zn, Pb, Sn), reagir em recipiente especial (como o reactor Jones, pode realizar a separação entre reagente e ar). Durante o processamento, H entra na vaga de WO ₃ . Por exemplo, H0.3WO ₃ de estrutura hexagonal, podem ser preparados por hexagonal WO ₃ , ácido clorídrico e Zn.
composto precursor se decompõe em solução pode obter de bronze de tungsténio. Por exemplo, APT (NH ₄ ) 10 (W ₁₂ O ₄₁ ) 5H ₂ O misturado com solução como ácido acético glacial e aquecimento a 200 ℃, a estrutura hexagonal (NH ₄ ) xWO ₃ pode ser obtida.
Devido à baixa temperatura durante o processo de síntese, o estado cristalino do produto é melhor para o método tornou-se o foco da pesquisa.

2. método de redução térmica
2.1 fase-fase método de redução de aquecimento
Abaixo está o processo de preparação: Mistura WO ₃ , pó de tungsténio metal ou WO ₂ e tungstato de metal M, aquecê-lo até 1000 ℃ sob atmosfera de vácuo ou atmosfera inerte. Em seguida, retire as impurezas para obter MxWO ₃ . equação de reação é:
x / 2M ₂ WO ₄ + (1-x) WO ₃ + x / 2wo ₂ → MxWO < sub> 3
Método 2.2 A decomposição térmica
Aquecimento composto precursor como HPAs complexo, complexo peroxi-HPAs e outro composto contendo complexo de tungstênio pode decompor bronze de tungsténio. O método de decomposição térmica do APT para obter bronze de tungsténio de hidrogênio contém os seguintes passos:
1) Aquecimento APT: (NH ₄ ) 10 (H ₂ W ₁₂ O ₄₂ ) 7H ₂ O abaixo de 100 ~ 200 ℃ para obter (NH ₄ ) 10 (W ₁₂ O ₄₁ ) 5H ₂ O;
2) (NH ₄ ) 10 (W ₁₂ O ₄₁ ) 5H ₂ O é continuou a decompor-se em ( NH ₄ ) _0,33 WO ₃ em 200-250 ℃;
3) No âmbito 250-575 ℃, (NH ₄ ) _0,33 WO ₃ mostra grande estabilidade, ele se transforma em H _0,33 WO ₃ e WO ₃ .
Entre os quais (NH ₄ ) xWO ₃ pode ser decomposto em HxWO ₃ em 150-350 ℃ com a mudança na estrutura cristalina, equação química é: (NH ₄ ) xWO ₃ = HxWO ₃ + xNH ₃ (g).

3. método eletroquímico
método eletroquímico é o comum usado na preparação de bronze de tungsténio hidrogênio e bronze de tungsténio de lítio. Seu processo de produção contém: converter WO ₃ em eletrodo, em seguida, usando WO ₃ eléctrodo de cátodo, utilizando grafite ou Pt como anodo, eletrólise em ácido sulfureto ou ácido nítrico pode obter hidrogênio bronze de tungsténio ou de lítio de tungstênio bronze, a equação química é a seguinte:
xH ⁺ + WO ₃ + xe = HxWO ₃
XLI ⁺ + WO ₃ + xe = LixWO ₃

Propriedade e aplicação

Tungsten bronze tem boa condutividade iônica e eletrônica, supercondutividade e propriedades ópticas, que tem perspectivas de ampla aplicação. Nestes desempenho de bronze de tungsténio, a condutividade e supercondutividade foram pesquisados ​​anteriormente, especialmente as propriedades supercondutoras, que se tornou o foco nos anos sessenta e setenta. Embora existam relatos sobre tungstênio tipo bronze condutividade e condução de elétrons agora, a condutividade e supercondutividade não é mais o principal conteúdo dos estudos de desempenho.

bronze de tungsténio foi formada depois contra-ião incorporado no documento WO ₃ sob certas condições, e tem-se cores por causa da absorção e dispersão da luz e da intensidade da absorção e mudança de espalhamento com o X valor mudança, que também faz tungstênio bronze apresentam cores diferentes. Propriedades ópticas de bronze de tungsténio são mais proeminentes por causa de plasma H +, Li +, Na + e Ag + incorporação, de que há é mais pesquisas. Em que HxWO ₃ tem forte absorção da luz, Li + seguido. No entanto, lítio e bronze de sódio-tungsténio tem uma máxima absorção de luz quando x ≈ 0,6, enquanto o bronze de tungsténio hidrogênio não faz.

dispositivo Eletrocromismo e dispositivo photochromism como dois aspectos importantes das aplicações de bronze de tungsténio, o desempenho óptico é um dos seus princípios básicos. aplicações eletrocromismo estão relacionados com plasma H + e Li + incorporação reversível eletroquímico em WO ₃ eletrodo.

incorporação óptica é que o plasma H +, Li + e Na + em WO ₃ reversível sólido sob irradiação de luz, que é também um desempenho importante de bronze de tungsténio, e é as reações básicas para alcançar a luz de cor sistema, conversão fotoelétrica e outras aplicações. Porque é a mistura de WO ₃ e bronze de tungsténio após a intervenção, este efeito também foi visto como um processo de doping óptica.

New desempenho de propriedades sensíveis umidade para a natureza sensível de alguns produtos químicos podem também torna efetiva aplicação de tungstênio bronze em instrumentos de umidade de medição, sensores químicos e outros dispositivos.