摻鉭鎢青銅

鎢青銅是一種非計量化合物，通式一般表示為MXWO3（其中0＜X＜1），由於X值可在一定範圍內變動，組分之間無確定的化學計量比值，故稱為非化學計量化合物，其中M可以是鈣、鍶、鋇、稀土金屬、銅、銀等，也可用鈮、鉭、鈦等金屬取代其中的鎢而生成其他青銅，這類化合物具有特殊的物理化學性質，除了有鮮亮的金屬光澤外，還具有高電子電導率和快離子傳輸性質，是一種新型的電極材料，套用於鋰電池陰極材料、離子感應器和二次電池等。

基本介紹

• 中文名：摻鉭鎢青銅
• 外文名：Titanium-doped tungsten bronze
• 化學式：TaXWO3

發展前景

氧化鎢是一個被廣泛研究的過渡金屬氧化物，因為它具有獨特的性質可望在電變色器件、感測器、分離材料等方面得到套用，被人們廣泛關注。近年來，納米粒子的製備已取得重大的進步，目前，研究的重點已轉移到各向異性納米粒子的研究上，因為各向異性納米粒子可以根據需要而進行排列和功能化，特別是一維過渡金屬氧化物納米材料具有特殊的光學、磁學和電子學特性，越來越受到人們的關注，而將過渡金屬離子引入材料骨架結構中，改變材料的微觀結構或表面屬性，使其性能更優是目前對材料進行改性研究的熱點。鎢青銅氧化鎢中的W離子易變價態，當將過渡金屬引入晶體結構中，W的價態發生變化，在W6+，W5+和W4+的相互轉換過程中，會出現晶格內形成不穩定的氧空位，材料表面產生缺陷等現象，將導致氧化鎢表現出特異的物理化學性質，必將有重要的用途。

光學性能

摻鉭鎢青銅是選擇了過渡金屬鉭作為摻雜離子。採用水熱法，將鉭引入六方相氧化鎢八面體結構中，獲得摻鉭鎢青銅（₃）。

摻鉭鎢青銅納米材料為六方相結構氧化鎢，當摻鉭鎢青銅中Ta/W摩爾比小於0.04時，晶胞參數隨著摻雜量的增大而逐漸增大，當摻雜量達到大於0.04後保持基本不變。隨著鉭摻雜量的增大，紫外吸收峰發生紅移，即能隙逐漸減小。

鎢青銅的光催化性能與晶體的結晶度、粒徑、比表面積及禁頻寬度有關，以低價態大半徑的鉭離子摻雜進入氧化鎢結構，導致樣品的晶格發生一定的畸變，同時，為了補償晶格畸變產生的應力，晶格表面的氧原子容易逃離晶格而起到空穴捕獲作用。這樣，鎢青銅的光催化性能得到明顯提高。

影響因素

（1）當Ta材料中Ta/W摩爾比為0.04時達到鉭摻雜氧化鎢的固溶限值。

（2）以低價態、大半徑的鉭離子摻雜進入氧化鎢的結構，對其晶胞參數產生影響，晶格發生畸變，材料表面氧空位比例增大，電子躍遷的能隙降低，材料的光催化性能明顯提高。

（3）該材料在酸性溶液中的催化性能具有良好的穩定性。

製備工藝

稱取2gNa₂wo₄·2H₂O於內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，加入二次蒸餾水，磁力攪拌使其溶解，再加入一定量3mol·L-1鹽酸溶液，控制整個反應體系PH小於1.5，攪拌半小時後，向上述溶液中加入一定體積0.05mol·L-1TaCl₅溶液和35ML0.5mol·L-1NH₄(SO₄)₂，繼續攪拌2h，將反應釜旋緊密閉後至於程式烘箱中在170℃下水熱處理48h。反應完成後，取出反應釜，冷卻至室溫。將反應產物分別用蒸餾水洗滌至中性，再置於-40℃冷凍乾燥機中冷凍乾燥。