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[讨论] 纳米氧化钨的认识,制备及应用

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发表于 2020-10-8 15:27:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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【什么是氧化钨?】
氧化钨(Tungsten trioxide),分子式为WO3,分子量为231.85。
是一种钨酸酐,是钨酸盐类产品,氧化钨包括三氧化钨二氧化钨,实际工业生产中并没有二氧化钨的制品。三氧钨盐根据三氧化钨的含量不同分为钨酸钨酸钠钨酸钙仲钨酸铵偏钨酸铵等产品。
纳米氧化钨的颜色,在W - O系中,存在WO3、WO 2.9 、WO 2.72,WO2等钨氧化物。WO3(黄) -- WO 2.90 (蓝) - WO 2.72 ,(紫) 也就是钨有三种稳定的氧化物:黄色氧化物WO3,VK-WO3万景供应),蓝色氧化物WO2.90,VK-WO29万景供应),紫色氧化物WO2.72,VK-WO27万景供应)
【氧化钨的制备方法】
1、钨酸铵法钨精矿经氢氧化钠碱解,用盐酸中和,再与氯化铵作用,生成钨酸铵,再加人盐酸进行酸解反应,生成钨酸,然后经过焙烧分解、粉碎,得到三氧化钨。
2、钨酸盐的盐酸分解法。将钨酸钠Na2WO4、钨酸钙CaWO4等钨酸盐的饱和水溶液加热,按摩尔比将溶液慢慢地滴加到2~3倍过量的沸腾浓盐酸中。按上述反应沉淀出黄色钨酸。这时如果滴加速度过快或液温下降,则容易生成悬浮状或胶体状沉淀,给下一步的处理带来困难。滴加后在水浴上连续加热1h,沉淀变得易于过滤。静置后用5%硝酸铵水溶液洗涤几次,将Cl-完全除去。过滤后在120℃下干燥,后升温到600℃钨酸则完全脱水变成三氧化钨。
3、仲钨酸铵的热分解法。将用重结晶法提纯的仲钨酸铵(NH4)10W12O41·11H2O装入瓷坩埚中,加热到约400℃以上时,氨挥发出去则得三氧化钨。
【细分纳米氧化钨的形态和应用】
一、纳米氧化钨--黄钨(VK-WO3, 50nm,万景供应)
三氧化钨,黄色粉末。不溶于水,溶于碱,微溶于酸。用于制高熔点合金和硬质合金,制钨丝和防火材料等。可由钨矿与纯碱共熔后加酸而得。
三氧化钨是淡黄色斜方晶系结晶粉末。加热时颜色由浅变深。比重为7.16 g/立方厘米,熔点为1473℃,沸点为1750℃,850℃时显著升华,熔融时呈绿色。在空气中稳定,不溶于水和除氢氟酸外的无机酸,能缓慢溶于氨水和浓热氢氧化钠溶液中 三氧化钨容易被各种还原剂还原。在常温下,甚至少量的有机物便能使其还原,并改变其颜色。但在空气中加热时又恢复原来颜色。在700~900℃时,三氧化钨很容易被氢、一氧化碳和碳还原成金属钨。
主要应用:
1.黄色氧化钨一部分用于生产化工产品,如油漆和涂料、石油工业催化剂等;但氧化物是一种中间产品,一部分被用于生产金属钨粉和碳化钨粉,进而用于金属钨制品的生产,并大量应用与生产钨的合金制品,如钨铜、钨镍,钨镍铁、钨银,钨铼、钨钍等。
2.黄色氧化钨被用于日常生活中的多种用途。如工业X射线屏幕荧光粉生产的防火面料和气体传感器,钨酸盐。
3.由于其丰富的黄色,氧化钨也被用来作为陶瓷和油漆中的颜料。
4.当前,纳米黄色氧化钨VK-WO3 50nm,万景供应)被更多应用于锂电电池负极材料,并用于新能源汽车上。
锂电池负极用纳米氧化钨黄钨VK-WO3 50nm,万景供应)
在储能研究领域中,氧化钨因其化学稳定性好、化学活性高、理论比容量大、导电能力强等优点,成为近年来的研究重点。氧化钨是一种缺陷态物质,表面的氧空穴可以成为导带的电子授体,从而使该材料成为n型半导体。因此,在实际应用中,通过增加纳米氧化钨材料的比表面积和表面缺陷,可以显著提高其吸附能力。
目前,研究者制备出许多种晶体结构的纳米氧化钨,如纳米空心球、海胆状纳米颗粒、纳米线、介孔纳米材料等,它们都具有较大的比表面积或表面缺陷,能提升锂电池负极材料物理化学吸附性能。
二、纳米氧化钨--紫钨(VK-WO27 , 80-100nm 万景供应)
紫钨是其相成分为WO2.72(或W18O49),因其独特的晶体结构故用于制取细钨粉细碳化钨粉时具有优越性能,很快就在生产中得到应用。
紫钨是氧化钨的一种不同形态,具有与其它氧化钨(蓝钨)独特的晶体结构,其性能也大不相同。蓝钨大颗粒均具有鲜明的棱角,由一个个小立方体聚集而成,表面均有不同程度的破碎,并且布满了裂纹;紫钨的形貌则与其他三者有明显的不同,每个大颗粒均为针状或棒状晶粒组成的疏松颗粒团。所有的氧化钨团粒。
内部都具有丰富的裂纹,其中紫钨团粒内部不仅裂纹丰富,且内部的颗粒也为针状或棒状。紫钨颗粒的这种结构有很大的空隙,使其松装密度较低,有利于还原过程中氢气的渗入和水蒸气的逸出,使得还原不仅始于表面,还可在内部同时进行。紫钨的颗粒形貌为棒状,其余氧化钨颗粒形貌为近球状;颗粒尺寸以紫钨颗粒为大。
紫钨相成分为 WO2.72 ( 或W18 O49 ) , 紫钨(TVO)粉末具有大的中孔体积,小的微孔体积,窄的孔径分布,小的分数维数和大的平均孔径,其有利于氢还原制取超细钨粉,而不利于掺杂工艺,是一种独特的晶体结构故用于制取细钨粉和细碳化钨粉。
主要应用:
紫色氧化钨(VTO)也称为钨紫色氧化物(TVO)。紫色氧化钨是在煅烧偏钨酸氨的过程中产生的,不同生产商生产的紫色氧化钨含量不同。它不是化学意义上的化合物,而是由不同的成分组成的,如三氧化二砷,钨铜,以及低含量的三氧化钨。紫色氧化钨中的这些化合物的相对含量取决于煅烧参数。
紫色氧化钨是细碎的紫色粉末状晶体。它是在一定的控制温度的还原状下,生产仲钨酸氨过程中产生的。厦门中钨在线科技有限公司生产两种氧含量标准的紫色氧化钨。紫色氧化钨主要用于生产金属钨粉和碳化钨。紫色氧化钨也可用来制造超细钨粉和纳米钨粉。
纳米氧化钨--紫钨用于锂电芯中(VK-WO27 , 80-100nm 万景供应)
纳米紫钨不仅是一种多功能的无机氧化物材料,也是储锂性能较好的材料之一,在锂电芯领域有大的应用价值。
与普通电芯相比,含有紫色氧化钨超细颗粒的锂电芯具有以下几个优势:
1. 较高的能重比;
2. 较高的安全系数;
3. 较长的循环使用寿命;
4. 良好的充放电倍率性能;
5. 较好的耐高低温性能。
三、纳米氧化钨--蓝钨(VK-WO29 , 80-100nm 万景供应)
蓝钨是指一类含有钨(Ⅵ)及钨(V)混合价态的深蓝色化合物。一般在溶液中形成。以仲钨酸铵、三氧化钨和钨酸钠溶液为原料的纯钨化合物制取方法。
蓝钨是指一类含有(Ⅵ)及钨(V)混合价态的深蓝色化合物。一般在溶液中形成。氧化钨盐酸中的悬浮体,经金属锌还原可得钨蓝。
此外,潮湿的氧化钨经紫外光照射及白色胶状钨酸在间接阳光下均会产生蓝色。
如何制备蓝钨?
蓝钨的制备是以仲钨酸铵三氧化钨钨酸钠溶液为原料的纯钨化合物制取方法。工业上说的蓝钨是泛指WO2.72、WO2.90、W20O58及(NH4)х·WO3等的混合物。后者即为铵钨青铜(ATB),是非化学计量化合物。以ATB为主相和WO2.90为主相的蓝钨是生产钨材的原料,蓝钨也是钨基硬质合金及其他钨制品的原料。
蓝钨的制取方法有火法湿法两类。
火法
火法是工业通用的方法。一般以仲钨酸铵(APT)为原料,通过热分解或通氢气轻度还原而制得。亦可通氢气轻度还原WO3而制得蓝钨,但质量不如以APT为原料者。
工业生产中掺杂用蓝钨通常在四管或十一管电炉中用氢轻度还原APT而得。蓝钨化学组成为WO2.88~WO2.92。,含NH3 0.3%~0.8%。
湿法
湿法是研究发展的新方法。用氢还原钨酸铵溶液可制得组成为3.5(NH4)2O·5WO2·13WO3·4.5H2O的蓝钨。用氢还原钨溶剂莘取钨的有机相还可制得O:W=2.82的蓝钨。内还原法制得以WO2.90为主相的蓝钨。
主要应用:
1. 气体传感器的材料
2. 太阳能感光薄膜
3. 颜料
4. 催化剂
5. X射线屏蔽及防火织物

 

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