作為鎢深加工制品的一種重要中間產(chǎn)品,鎢氧化物是由鎢元素和氧元素共同組成的一種過(guò)渡金屬氧化物,具有出色的熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和電學(xué)等性能,廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能電池、催化劑、涂料等領(lǐng)域。根據(jù)氧原子數(shù)量或金屬鎢化合價(jià)的不同,其可以分為三氧化鎢和二氧化鎢等種類,它們?cè)谖锢砘瘜W(xué)性質(zhì)、生產(chǎn)工藝和應(yīng)用等方面上均存在一定的區(qū)別。
(一)概念方面
三氧化鎢是由1個(gè)鎢原子和3個(gè)氧原子組成的氧化物,是一種黃色或亮綠色粉末,所以又稱為黃色氧化鎢,英文名為Tungsten Trioxide,分子式為WO3,分子量為231.85,鎢的化合價(jià)為+6。
二氧化鎢是由1個(gè)鎢原子和2個(gè)氧原子組成的氧化物,是一種棕褐色粉末,所以又稱為棕褐色氧化鎢,英文名為Tungsten Dioxide,分子式為WO2,分子量為215.84,鎢的化合價(jià)為+4。
(二)結(jié)構(gòu)方面
WO3晶體結(jié)構(gòu)式類似于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的八面體結(jié)構(gòu),鎢原子位于八面體的幾何中心。其從零度到熔點(diǎn)溫度1700K,共有4種晶型:?jiǎn)涡毕?,三斜相,正交相,四角相?/p>
WO2的晶體結(jié)構(gòu)為金紅石結(jié)構(gòu)(單斜晶系),其展現(xiàn)出了扭曲的WO6八面體中心,相間的短W–W鍵為248pm,空間群 P21/c。
(三)理化性質(zhì)方面
WO3的外觀為黃色或亮綠色粉末,熔點(diǎn)為1473℃,沸點(diǎn)高于1750℃,密度為7.16g/cm3,松裝比重為2.3~2.8g/cm3,不溶于水和除氫氟酸外的無(wú)機(jī)酸,能溶于堿性溶液,具有較高的氧化性,良好的電致變色、光致變色和氣敏性等優(yōu)點(diǎn)。
WO2的外觀為棕褐色粉末,熔點(diǎn)約1600℃,沸點(diǎn)約1730℃,密度約11g/cm3,生成熱134千卡/mol,1050℃易揮發(fā),電子電導(dǎo)率約3.5×102S/cm,不溶于水、堿溶液、鹽酸和稀硫酸,具有較好的導(dǎo)電性、還原性和氧化性。
(四)生產(chǎn)工藝方面
三氧化鎢的生產(chǎn)方法包括鎢酸鹽的鹽酸分解法、仲鎢酸銨的熱分解法、水熱合成法、沉淀法、溶膠凝膠法、微乳液、氣液反應(yīng)法、模板法等。
二氧化鎢的生產(chǎn):在真空條件下,將混合后的鎢粉和三氧化鎢加熱至950℃即可。
(五)用途方面
WO3和WO2均可以用來(lái)生產(chǎn)鎢的其他產(chǎn)品如金屬鎢粉和鎢合金,以及制造鋰電池的負(fù)極材料。值得一提的是,WO3還可以用來(lái)制作氣敏元件、隔熱涂層、催化劑和隱形材料等。