黄色酸化タングステン(WO3)
物理的および化学的特性、プロセス、およびアプリケーション
前書き
黄色酸化タングステンの研究と応用の概要
CTIAグループの専門家チームとして、私たちはタングステン産業チェーンにおける黄色酸化タングステン(三酸化タングステン、WO₃)の中核的な位置をよく認識しています。この明るい黄色の化合物は、タングステン冶金の重要な中間製品であるだけでなく、現代の材料科学や工業用途のスター材料でもあります。黄色酸化タングステンの単斜晶系構造は、独自の電子特性と化学的安定性を与え、そのエネルギーバンドギャップ(約2.6〜2.8 eV)により、光、電気、熱などの多くの分野で優れた性能を発揮します。19世紀のタングステン酸研究から今日のナノテクノロジー革命まで、WO₃の用途は従来のタングステン粉末調製からハイテクフロンティアに拡大しました。
中国では、黄色酸化タングステンの研究と応用は、タングステン資源と産業需要の利点と密接に統合されています。私たちのチームは、焙煎条件(500-700°C)を正確に制御して高純度のWO(ウォリウム)≥99.9%)の大量生産を達成するために、メタタングステン酸アンモニウム(AMT)の熱分解によるWO₃(ウォ₃)の生成のためのプロセス最適化に豊富な経験を持っています。同時に、WO₃(ウートン)は、有機汚染物質の分解や水の光分解による水素の生成(90%以上の効率)のための光触媒の分野でエキサイティングな可能性を秘めており、環境修復とクリーンエネルギーのためのソリューションを提供します。エネルギー貯蔵の面では、リチウムイオン電池のWO₃電極(容量650-750mAh/g)の優れた性能と、スーパーキャパシタの高比容量(300F/g)を検証しました。さらに、WO₃(酸化窒素)のエレクトロクロミック特性はスマートウィンドウの工業化を推進しており、ガスセンサー(最大10ppbのNO₂検出感度)や抗菌材料(98%の抗菌率)での使用も、スマートマニュファクチャリングの新たな道を切り開きます。
世界的に、WO₃(ウートン)の研究はナノ構造設計と光電子性能の最適化に焦点を当てており、特に中国の生産プロセスとアプリケーション開発における実務経験は傑出しています。CTIAグループの一員として、WO₃(ゾウ)がラボから市場へと移行するのを見てきました。この本の目的は、これらの技術的な成果を要約し、国際的な最先端のトレンドと組み合わせ、業界の同僚に体系的な参照を提供し、タングステン材料産業のインテリジェントで持続可能な開発を支援することです。
ターゲット読者層
この本を書くとき、CTIA GROUPは明らかに次の読者を目指しており、私たちの専門的な視点でタングステン業界および関連分野の実務家や学者に奉仕することを望んでいます。
タングステン材料の研究開発担当者
WO₃の結晶構造、製造プロセス、および性能の最適化に従事する研究者向けに、本書はAMTからWO₃への完全な技術的経路と最新の研究データを提供し、基礎研究と応用研究を促進します。
化学・材料エンジニア
タングステン冶金、新エネルギー、インテリジェント製造の分野のエンジニア向けに、この本は工業生産方法(焙煎法、水熱法など)とプロセスパラメータの最適化について詳しく説明しています。
カレッジや大学の教師と学生
化学、材料科学、工学の学生や学部は、WO₃の特性と応用について学ぶための権威あるリソースとしてこの本を使用でき、ラボガイドは特に教育と実践に適しています。
タングステン産業チェーンの実務家
タングステン鉱石の処理から下流のアプリケーションまで、業界の専門家は、WO₃(ウォリウム)の最新アプリケーション(センサー、バッテリーなど)や中国規格(YS/T 535-2006など)について学び、技術と市場競争力を強化することができます。
分野横断的な技術専門家
環境保護、オプトエレクトロニクス材料、ナノテクノロジーに関心のある専門家は、WO₃(ウートン)の多様な特性からインスピレーションを得て、国境を越えたイノベーションを推進することができます。
CTIA GROUPの専門家として、私たちは研究開発から工業化までのタングステン材料の複雑さをよく認識しています。この本は、30年以上にわたる知識と技術の蓄積を凝縮するだけでなく、世界のタングステン業界の洞察を統合し、さまざまなバックグラウンドを持つ読者に実践的な知識と前向きなビジョンを読者に提供することを目指し、インテリジェント製造とグリーンテクノロジーにおける黄色酸化タングステンの新しい章を共同で推進します。
前書き
書く目的と意義
黄色酸化タングステンの研究と応用の概要
ターゲット読者層
感謝
第1章:はじめに
1.1 黄色酸化タングステンの定義と歴史
1.2 タングステン化合物のファミリーとその重要性
1.3 黄色酸化タングステンとメタタングステン酸アンモニウムの関係
1.4 本の構成と内容の概要
参照
第2章:化学的および物理的性質
2.1 化学組成と分子式(WO₃)
2.2 物理的形態と外観(黄色の粉末)
2.3 溶解度と化学的安定性
水、酸、アルカリ中での挙動
酸化還元特性
2.4 密度、融点、沸点
2.5 熱力学データ(エンタルピー、エントロピー、比熱容量)
2.6 黄色酸化タングステンと他の酸化タングステン形態との比較
参照
第3章:結晶構造と結晶相
3.1 単斜晶系の構造(最も一般的な相)
格子パラメータと空間グループ
X線回折(XRD)特性
3.2 その他の結晶相(六角形、正方晶、立方晶)
相転移条件と温度依存性
3.3 欠陥構造とドーピング効果
3.4 ナノメートル領域におけるWO₃の構造特性
結晶相に及ぼす粒子サイズの影響
参照
第4章 生産プロセス
4.1 原材料と前駆体
メタタングステン酸アンモニウム(AMT)の調製と分解。
タングステン酸(H₂WO₄)とタングステン鉱石
4.2 工業生産方法
焙烧法(500-700°C)
水素還元法(WO₃の間接調製)
ウェットケミストリー(降水および熱処理)
4.3 実験室での合成技術
水熱法
ソルボサーマル法
マイクロ波支援合成
4.4 プロセスパラメータの最適化
温度、雰囲気、時間の影響
純度と粒度制御
4.5 グリーン生産と廃棄物処理
アンモニア態窒素回収技術
エネルギー消費と排出の分析
参照
第5章:分析および特性評価手法
5.1 化学組成分析
滴定(WO₃含有量測定)
誘導結合プラズマ発光分光法(ICP-AES)
5.2 構造特性評価
X線回折(XRD)
フーリエ変換赤外分光法(FTIR)
ラマン分光法
5.3 形態学および顕微鏡分析
走査型電子顕微鏡(SEM)
透過型電子顕微鏡(TEM)
5.4 物性試験
BET比表面積の決定
熱重量分析(TG)と示差走査熱量測定(DSC)の比較
5.5電気化学的および光電性能試験
サイクリックボルタンメトリー(CV)
紫外可視分光法(UV-Vis)
参照
第6章:応用分野
6.1 触媒
光触媒(水素製造と汚染物質分解)
化学触媒(水素化分解、脱硫)
6.2 エネルギーの貯蔵と変換
リチウムイオン電池電極(容量600-750 mAh / g)
電気二重層キャパシタ(比容量250-350 F / g)
燃料電池触媒
6.3 スマートマテリアル
エレクトロクロミック材料(スマートウィンドウ)
サーモクロミックおよびフォトクロミック特性
6.4 センサー
ガスセンサー(NO₂、CO、H₂S)
感度および選択性解析
6.5 ナノテクノロジーアプリケーション
WO₃ナノ粒子、ナノファイバー、フィルム
バイオメディカルポテンシャル(光温熱療法、抗菌薬)
6.6 その他の産業用途
顔料とセラミック添加剤
タングステン粉末およびタングステン合金前駆体
参照
第7章:熱分解と変換
7.1 AMTからWO₃への熱分解経路
分解相(脱水、脱アミノ化、結晶相転移)
温度と雰囲気の影響
7.2 WO₃の相転移機構
単斜晶系から六角形への変換
高温安定性解析
7.3 熱分解動力学
活性化エネルギーと反応速度
熱分析データの解釈
参照
第8章 安全性と環境への影響
8.1 毒性と健康リスク
急性毒性と慢性暴露の比較
安全データシート(SDS)の解釈
8.2 取り扱いと保管に関する推奨事項
保護対策と応急処置
湿度と温度の制御
8.3 環境影響評価
生産プロセスからの排出
廃棄物処理とリサイクル
8.4 規制と基準
中国規格YS / T 535-2006
国際規格(ASTMなど)
参照
第9章 研究の進捗状況と今後の展望
9.1 歴史研究のレビュー
早期検出と産業応用
9.2 現在の研究ホットスポット
nanoWO₃の合成と性能最適化
新エネルギー・環境アプリケーション
9.3 中国研究への貢献
AMTからWO₃へのプロセスの改善
適用領域の拡大
9.4 国際的な研究動向
オプトエレクトロニクス材料と触媒のフロンティア
9.5 将来の方向性
グリーン合成技術
多機能複合材料
参照
第10章 ケーススタディと実験ガイドライン
10.1 工業生産の場合
大規模なWO₃(酸化ウォン)生産プロセス
10.2 実験室合成の例
WO₃ナノ粒子の水熱調製
AMT熱分解実験
10.3 データ分析と結果の議論
典型的な実験パラメータと特性評価結果
10.4 実験的な考慮事項
機器の選択と安全な操作
参照
虫垂
付録A:WO₃の物理的および化学的データシート
分子量、密度、融点などのパラメータ
付録 B:一般的な分析法の実験手順
XRD、FTIR、SEM操作ガイド
付録C:AMTおよびWO₃関連特許のリスト
CN102019429A、US10262770B2 など
付録D:中国語および国際規格
YS/T 535-2006 《メタタングステン酸アンモニウム》
ASTM B922-20 金属粉末比表面積の標準試験方法
ISO 16962:2017 表面化学分析 – 亜鉛および/またはアルミニウムベースの金属コーティングの分析(WO₃特性評価を含む)
付録E:国家規格
日本 JIS K 1462:2015 (タングステン化合物分析法)
DIN 51078:2002(酸化物セラミック原料試験)
GOST 25702-83(タングステン酸の化学分析)
付録F:用語集(英語と中国語)
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