鎢青銅

鎢青銅是一種含鎢的非整比化合物，外貌似銅而具化學惰性。鎢青銅通常呈立方晶體或四方晶體。不溶於水，也不溶於除氫氟酸以外所有的酸，但溶於鹼性試劑。可用作一氧化碳氧化反應的催化劑和燃料電池中的除氣劑。

基本介紹

• 中文名：鎢青銅
• 外文名：Tungsten bronze
• 化學式： MxWO3
• 顏色：金黃色到淡藍灰
• 光澤：金屬光澤
• 晶系：立方晶體或四方晶體
• 套用：可用作一氧化碳氧化反應的催化劑和燃料電池中的除氣劑
• 發現時間：1824年
• 學科：材料科學

介紹

一種經驗式為 M_xWO₃的非化學計量化合物，其中M通常是鹼金屬，也可以是鹼土金屬、銨離子和稀土金屬離子等。x 介於 0 和 1之間。鎢青銅一般具有金屬光澤和特殊的顏色。 M 的品種和 x 數值的變化，可使它具有導體或半導體性質。結晶化學研究證明，鎢青銅實質上是鹼金屬原子插入 WO₃ 晶格之後而形成的固溶體。當所有的空位皆被充滿後，得到的化合物便是 MWO₃ 。鎢青銅的形成與鎢的可變原子價有關，如果只是部分空位被鹼金屬的原子所置換，則一部分鎢原子將由六價變為五價。

物化性質

鎢青銅中最常見的是鈉鎢青銅，它具有金屬的光澤，呈現的顏色隨 x 值的變化而異，可從金黃色到淡藍灰色，例如， NaWO₃ 為金黃色， Na_0.67WO₃ 為絳紅色， Na_0.5WO₃ 為紫紅色， Na_0.2WO₃ 為藍色。當 Na∶WO₃ 比值大於 0.3 時，它的電阻溫度係數為正值，極不穩定，具有半金屬性質；小於 0.3 時則為負值，是半導體。

所有鎢青銅在性質上都極端惰性，具半金屬性，有金屬光澤和導電性。它們的化學惰性表現在不溶於水和抵抗除氫氟酸以外的一切酸。但它們可將硝酸銀從其氨水溶液中還原為金屬銀，而在鹼存在時，它們可被氧氧化為鎢(Ⅵ)酸鹽。它們的半導體性，可認為其中的一切鎢原子都是W(Ⅵ)，金屬鈉的價電子像在金屬鈉中一樣，在鎢青銅的晶格中自由運動。鋰也可形成鎢青銅，但不導電。

組成

鎢青銅的顏色隨組成的不同而有很大變化，如Na_xWO₃中x～0.9時為金黃色，x～0.6時為橙紅色，x～0.45時為紅紫色，x～0.3時為暗藍紫色。結構上，Na_xWO₃中每去掉一個Na離子，則一個W原子就應從W(Ⅴ)變為W(Ⅵ)。因此，在這種有缺陷的Na_xWO₃中有(1-x)個W(Ⅵ)原子和(1-x)個空Na原子的位置。完全純的Na_xWO₃還未製得，而WO₃(即Na原子數為最小極限x=0)是稍微畸變的ReO₃結構(即去掉鈣鈦礦結構中的大陽離子的結構)。所以實際上鎢青銅的組成近於Na₀.₃WO₃-Na₀.9WO₃。

結構晶系

鎢青銅結構有四方晶系和斜方晶系兩種，它們沿C軸方向共角相連。另一類為斜方晶系的鎢青銅型結構可視為沿四方單胞的對角線進一步畸變而造成。如Ba₂NaNb₅O₁₅為斜方鎢青銅型結構。

製備

鎢青銅一般採用氫氣還原、電解還原、氣相沉積、熔融或固態反應的方法製備，其中以固態反應最易實現。