Vorwort
Überblick über die Forschung und Anwendung von gelbem Wolframoxid
Als professionelles Team der CTIA GROUP sind wir uns der Kernposition von gelbem Wolframoxid (Wolframtrioxid, WO₃) in der Wolfram-Industriekette bewusst. Diese leuchtend gelbe Verbindung ist nicht nur ein wichtiges Zwischenprodukt der Wolframmetallurgie, sondern auch ein Starmaterial für die moderne Materialwissenschaft und industrielle Anwendungen. Die monokline Struktur von gelbem Wolframoxid verleiht ihm einzigartige elektronische Eigenschaften und chemische Stabilität, und seine Energiebandlücke (ca. 2,6-2,8 eV) sorgt dafür, dass es in vielen Bereichen wie Licht, Elektrizität und Wärme eine hervorragende Leistung aufweist. Von der Wolframatforschung im 19. Jahrhundert bis zur heutigen Nanotechnologie-Revolution hat sich die Anwendung von WO₃ von der traditionellen Wolframpulverherstellung auf die High-Tech-Grenze ausgeweitet.
In China ist die Erforschung und Anwendung von gelbem Wolframoxid eng mit den Vorteilen der Wolframressourcen und der industriellen Nachfrage verknüpft. Unser Team verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Prozessoptimierung für die thermische Zersetzung von Ammoniummetawolframat (AMT) zur Herstellung von WO₃, z. B. durch die präzise Steuerung der Röstbedingungen (500-700 °C), um eine großtechnische Produktion von hochreinem WO₃ (WO₃-Gehalt ≥99,9 %) zu erreichen. Gleichzeitig hat WO₃ ein spannendes Potenzial auf dem Gebiet der Photokatalyse für die Zersetzung organischer Schadstoffe und die Herstellung von Wasserstoff aus der Photolyse von Wasser (mit einem Wirkungsgrad von mehr als 90 %) und bietet Lösungen für die Umweltsanierung und saubere Energie. In Bezug auf die Energiespeicherung haben wir die hervorragende Leistung der WO₃-Elektrode in Lithium-Ionen-Batterien (Kapazität 650-750 mAh/g) und die hohe spezifische Kapazität in Superkondensatoren (300 F/g) überprüft. Darüber hinaus treiben die elektrochromen Eigenschaften von WO₃ die Industrialisierung von intelligenten Fenstern voran, und ihr Einsatz in Gassensoren (NO₂-Nachweisempfindlichkeit bis zu 10 ppb) und antimikrobiellen Materialien (98 % antimikrobieller Anteil) eröffnet ebenfalls neue Wege für die intelligente Fertigung.
Weltweit konzentriert sich die Forschung von WO₃ auf das Nanostrukturdesign und die optoelektronische Leistungsoptimierung, wobei Chinas praktische Erfahrung in der Produktionsprozess- und Anwendungsentwicklung besonders herausragend ist. ALS MITGLIED DER CTIA-GRUPPE HABEN WIR MITERLEBT, WIE WO₃ VOM LABOR AUF DEN MARKT GELANGT IST. Der Zweck dieses Buches ist es, diese technischen Errungenschaften zusammenzufassen, mit internationalen Spitzentrends zu kombinieren, ein systematisches Nachschlagewerk für Branchenkollegen zu bieten und die intelligente und nachhaltige Entwicklung der Wolframmaterialindustrie zu unterstützen.
Ziel-Leserschaft
Beim Schreiben dieses Buches richtete sich die CTIA GROUP eindeutig an die folgenden Leser, in der Hoffnung, Praktikern und Wissenschaftlern in der Wolframindustrie und verwandten Bereichen mit unserer professionellen Perspektive zu dienen:
Forschungs- und Entwicklungspersonal für Wolframmaterial
Für Forscher, die sich mit der Optimierung der WO₃-Kristallstruktur, des Produktionsprozesses und der Leistungsoptimierung beschäftigen, bietet dieses Buch einen vollständigen technischen Weg von AMT zu WO₃ und die neuesten Forschungsdaten, um die Grundlagen- und angewandte Forschung zu erleichtern.
Chemie- und Werkstoffingenieur
Für Ingenieure in den Bereichen Wolframmetallurgie, Neue Energie und intelligente Fertigung beschreibt dieses Buch die industriellen Produktionsmethoden (z. B. Röstverfahren, hydrothermales Verfahren) und die Optimierung der Prozessparameter, die eine direkte richtungsweisende Bedeutung haben.
Lehrende und Studierende von Hochschulen und Universitäten
Studierende und Dozenten der Chemie, Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften können dieses Buch als maßgebliche Ressource nutzen, um mehr über die Eigenschaften und Anwendungen von WO₃ zu erfahren, und der Laborleitfaden eignet sich besonders für Lehre und Praxis.
Praktiker in der Wolframindustrie
Branchenexperten von der Wolframerzaufbereitung bis hin zu nachgelagerten Anwendungen können sich über die neuesten Anwendungen von WO₃ (z. B. Sensoren, Batterien) und chinesischen Standards (z. B. YS/T 535-2006) informieren, um ihre Technologie und Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt zu verbessern.
Interdisziplinäre technische Experten
Fachleute, die sich für Umweltschutz, optoelektronische Materialien oder Nanotechnologie interessieren, können sich von den vielseitigen Eigenschaften von WO₃ inspirieren lassen, um grenzüberschreitende Innovationen voranzutreiben.
Als Fachleute bei der CTIA GROUP sind wir uns der Komplexität von Wolframmaterialien von der Forschung und Entwicklung bis zur Industrialisierung bewusst. Dieses Buch fasst nicht nur unser Wissen und unsere Technologie seit mehr als 30 Jahren zusammen, sondern integriert auch die Erkenntnisse der globalen Wolframindustrie, um den Lesern praktisches Wissen und zukunftsweisende Visionen für Leser mit unterschiedlichem Hintergrund zu vermitteln und gemeinsam ein neues Kapitel des gelben Wolframoxids in der intelligenten Fertigung und grünen Technologie zu fördern.
Vorwort
Zweck und Bedeutung des Schreibens
Überblick über die Forschung und Anwendung von gelbem Wolframoxid
Ziel-Leserschaft
Danke
Kapitel 1: Einführung
1.1 Definition und Geschichte von gelbem Wolframoxid
1.2 Die Familie der Wolframverbindungen und ihre Bedeutung
1.3 Zusammenhang zwischen gelbem Wolframoxid und Ammoniummetawolframat
1.4 Überblick über Aufbau und Inhalt des Buches
Referenzen
Kapitel 2: Chemische und physikalische Eigenschaften
2.1 Chemische Zusammensetzung und Summenformel (WO₃)
2.2 Physikalische Form und Aussehen (gelbes Pulver)
2.3 Löslichkeit und chemische Stabilität
Verhalten in Wasser, Säuren, Laugen
Redox-Eigenschaften
2.4 Dichte, Schmelzpunkt und Siedepunkt
2.5 Thermodynamische Daten (Enthalpie, Entropie, spezifische Wärmekapazität)
2.6 Vergleich von gelbem Wolframoxid mit anderen Wolframoxidformen
Referenzen
Kapitel 3: Kristallstruktur und -phase
3.1 Monokline Struktur (häufigste Phase)
Gitterparameter und Raumgruppen
Eigenschaften der Röntgenbeugung (XRD)
3.2 Sonstige kristalline Phasen (hexagonal, tetragonal, kubisch)
Phasenübergangsbedingungen und Temperaturabhängigkeit
3.3 Defektstruktur und Dotierungseffekt
3.4 Strukturelle Eigenschaften von WO₃ im Nanometerbereich
Der Einfluss der Partikelgröße auf die kristalline Phase
Referenzen
Kapitel 4: Produktionsprozess
4.1 Rohstoffe und Vorprodukte
Zubereitung und Abbau von Ammoniummetawolframat (AMT).
Wolframsäure (H₂WO₄) und Wolframerz
4.2 Industrielle Produktionsmethoden
焙烧法 (500-700°C)
Wasserstoffreduktionsverfahren (indirekte Aufbereitung von WO₃)
Nasschemie (Fällung & Wärmebehandlung)
4.3 Techniken der Laborsynthese
Hydrothermales Verfahren
Solvotherme Methode
Mikrowellengestützte Synthese
4.4 Optimierung der Prozessparameter
Einfluss von Temperatur, Atmosphäre, Zeit
Kontrolle der Reinheit und Partikelgröße
4.5 Umweltfreundliche Produktion und Abfallentsorgung
Technologie zur Rückgewinnung von Ammoniakstickstoff
Analyse des Energieverbrauchs und der Emissionen
Referenzen
Kapitel 5: Analyse- und Charakterisierungstechniken
5.1 Analyse der chemischen Zusammensetzung
Titration (WO₃ Gehaltsbestimmung)
Atomemissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-AES)
5.2 Strukturelle Charakterisierung
Röntgenbeugung (XRD)
Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR)
Raman-Spektroskopie
5.3 Morphologie und mikroskopische Analyse
Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
5.4 Prüfung der physikalischen Eigenschaften
BET-spezifische Oberflächenbestimmung
Thermogravimetrische Analyse (TG) vs. dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
5.5 Elektrochemische und photoelektrische Leistungsprüfung
Zyklische Voltammetrie (CV)
Ultraviolett-sichtbare Spektroskopie (UV-Vis)
Referenzen
Kapitel 6: Anwendungsbereiche
6.1 Katalysatoren
Photokatalyse (Wasserstoffproduktion & Schadstoffabbau)
Chemische Katalyse (Hydrocracking, Entschwefelung)
6.2 Energiespeicherung und -umwandlung
Lithium-Ionen-Batterieelektroden (Kapazität 600-750 mAh/g)
Superkondensatoren (spezifische Kapazität 250-350 F/g)
Brennstoffzellen-Katalysatoren
6.3 Intelligente Materialien
Elektrochrome Materialien (Smart Windows)
Thermochrome und photochrome Eigenschaften
6.4 Sensoren
Gassensoren (NO₂, CO, H₂S)
Sensitivitäts- und Selektivitätsanalyse
6.5 Anwendungen der Nanotechnologie
WO₃ Nanopartikel, Nanofasern und Folien
Biomedizinisches Potenzial (photothermische Therapie, antimikrobiell)
6.6 Sonstige industrielle Anwendungen
Pigmente und keramische Additive
Vorläufer für Wolframpulver und Wolframlegierungen
Referenzen
Kapitel 7: Thermische Zersetzung und Umwandlung
7.1 Thermischer Zersetzungspfad von AMT zu WO₃
Zersetzungsphase (Dehydratisierung, Desaminierung, Übergang in die kristalline Phase)
Der Einfluss von Temperatur und Atmosphäre
7.2 Phasenübergangsmechanismus von WO₃
Monokline zu hexagonale Transformation
Analyse der Hochtemperaturstabilität
7.3 Kinetik der thermischen Zersetzung
Aktivierungsenergie und Reaktionsgeschwindigkeit
Interpretation von Daten aus der thermischen Analyse
Referenzen
Kapitel 8: Sicherheit und Umweltauswirkungen
8.1 Toxizität und Gesundheitsrisiken
Akute Toxizität versus chronische Exposition
Interpretation von Sicherheitsdatenblättern (SDB)
8.2 Empfehlungen für Handhabung und Lagerung
Schutzmaßnahmen und Notfallbehandlung
Feuchtigkeits- und Temperaturregelung
8.3 Umweltverträglichkeitsprüfung
Emissionen aus dem Produktionsprozess
Abfallbehandlung und Recycling
8.4 Vorschriften und Normen
Chinesische Norm YS/T 535-2006
Internationale Standards (z.B. ASTM)
Referenzen
- Kapitel: Forschungsfortschritt und Zukunftsaussichten
9.1 Rückblick auf die historische Forschung
Früherkennung und industrielle Anwendung
9.2 Aktuelle Forschungs-Hotspots
Synthese und Leistungsoptimierung von nanoWO₃
Neue Energie- und Umweltanwendungen
9.3 Beiträge zur Sinologie
Prozessverbesserungen von AMT bis WO₃
Erweiterung der Anwendungsbereiche
9.4 Internationale Forschungstrends
Die Grenzen der optoelektronischen Materialien und Katalysatoren
9.5 Zukünftige Richtungen
Grüne Synthesetechnologie
Multifunktionale Verbundwerkstoffe
Referenzen
Kapitel 10: Fallstudien und experimentelle Richtlinien
10.1 Fälle der industriellen Produktion
Großtechnische WO₃-Produktionsprozesse
10.2 Beispiele für Laborsynthesen
Hydrothermale Präparation von WO₃-Nanopartikeln
AMT-Experiment zur thermischen Zerlegung
10.3 Datenanalyse und Diskussion der Ergebnisse
Typische experimentelle Parameter und Charakterisierungsergebnisse
10.4 Experimentelle Überlegungen
Geräteauswahl und sicherer Betrieb
Referenzen
Anhang
Anhang A: Physikalische und chemische Datenblätter für WO₃
Parameter wie Molekulargewicht, Dichte, Schmelzpunkt, etc
Anhang B: Experimentelle Verfahren für gängige Analysemethoden
XRD, FTIR, SEM Bedienungsanleitung
Anhang C: Liste der AMT- und WO₃-bezogenen Patente
CN102019429A、US10262770B2 usw.
Anhang D: Chinesische und internationale Normen
YS/T 535-2006 《Ammoniummetawolframat》
ASTM B922-20 Standardprüfverfahren für die spezifische Oberfläche von Metallpulvern
ISO 16962:2017 Chemische Oberflächenanalytik — Analyse von metallischen Beschichtungen auf Zink- und/oder Aluminiumbasis (mit WO₃-Charakterisierung)
Anhang E: Nationale Normen
Japan JIS K 1462:2015 (Methode zur Analyse von Wolframverbindungen)
DIN 51078:2002 (Oxidkeramische Rohstoffprüfung)
GOST 25702-83 (Chemische Analyse von Wolframat)
Anhang F: Glossar (Englisch und Chinesisch)
READ MORE: Gelbes Wolframoxid (WO3) Physikalische und chemische Eigenschaften, Prozesse undAnwendungen
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