Capítulo 1 Introducción
Como un importante óxido de metal de transición, el óxido de tungsteno (WO₃) se ha convertido en un punto de investigación en los campos de la ciencia de los materiales, la química y la ingeniería debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas y su amplio potencial de aplicación.
1.1 Estudiar el fondo del óxido de tungsteno
La experiencia de investigación del óxido de tungsteno se deriva de su versatilidad en los sectores industrial, energético y ambiental y de la posición estratégica de los recursos de tungsteno en la economía mundial. El tungsteno es conocido por su alto punto de fusión (3422 °C), alta dureza y estabilidad química, y el óxido de tungsteno, como uno de los principales compuestos del tungsteno, no solo es un intermediario clave en la producción de metal de tungsteno y carburo cementado, sino que también muestra un gran potencial en el campo de la alta tecnología debido a sus propiedades semiconductoras (banda prohibida 2.6-3.0 eV) y propiedades ópticas.
Antecedentes industriales y de recursos
El tungsteno es un importante representante de los metales raros, con reservas mundiales de alrededor de 3,3 millones de toneladas, de las cuales China representa más del 60%, y es el mayor productor y exportador de tungsteno. Según Tungsten News, se espera que la demanda mundial de tungsteno alcance las 100.000 toneladas anuales en 2025, de las cuales la producción de óxido de tungsteno representa una parte importante. Tradicionalmente, el óxido de tungsteno se usa para fabricar cobre de tungsteno, alambre de tungsteno y otros productos tostando polvo de tungsteno o extrayendo wolframita y scheelita. Sin embargo, con la modernización de la tecnología industrial, su aplicación se ha extendido a los campos de las nuevas energías, la información electrónica y la protección del medio ambiente.
Antecedentes científicos y técnicos
Las propiedades semiconductoras del óxido de tungsteno le dan una ventaja única en los campos de la fotocatálisis, el electrocromismo y los sensores. Tiene una banda prohibida moderada y puede absorber la luz visible para generar pares de electrones y huecos fotogenerados, que se utilizan para descomponer el hidrógeno acuático o degradar contaminantes. Además, sus propiedades electrocrómicas, que pueden cambiar de transparente a azul oscuro, lo convierten en un material ideal para ventanas y pantallas inteligentes. El auge de la nanotecnología ha avanzado aún más en la investigación del óxido de tungsteno, y a través de los avances en la tecnología del tungsteno, como la deposición hidrotermal y de vapor, las nanopartículas sintéticas exhiben una mayor área de superficie específica y actividad.
Contexto ambiental y social
Con el énfasis mundial en el desarrollo sostenible, la aplicación del óxido de tungsteno en el campo de la protección del medio ambiente ha atraído mucha atención. Por ejemplo, sus propiedades fotocatalíticas se pueden utilizar para el tratamiento de aguas residuales y la purificación del aire, mientras que las aplicaciones en tejidos resistentes al fuego aumentan la seguridad. Al mismo tiempo, la fluctuación de los precios del tungsteno (se espera que sea de 20-30 dólares/kg en 2025) refleja la escasez de oferta y demanda de recursos, lo que impulsa la investigación de procesos de producción eficientes y de bajo costo. Además, las aplicaciones biomédicas del óxido de tungsteno, como la terapia fototérmica, también abren nuevas oportunidades en el campo de la salud.
Por lo tanto, los antecedentes del estudio del óxido de tungsteno se basan en su interdisciplinariedad multidisciplinaria, que está respaldada por la base industrial, impulsada por la innovación tecnológica e impulsada por las necesidades sociales. Estos antecedentes proporcionan una base sólida para un estudio en profundidad de sus propiedades y aplicaciones.
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Capítulo 1 Introducción
1.1 Antecedentes
1.2 Objetivos de investigación e innovaciones
1.3 Situación de la investigación en el país y en el extranjero
Capítulo 2 Información básica del óxido de tungsteno
2.1 Definición de óxido de tungsteno
2.2 La forma y distribución del óxido de tungsteno
2.2 Trióxido de tungsteno y óxido de tungsteno vacante de oxígeno/óxido de tungsteno defectuoso
2.3 Las características del trióxido de tungsteno están relacionadas con el contenido de oxígeno
2.3.1 Relación entre la estructura del trióxido de tungsteno y el contenido de oxígeno
2.3.2 Relación entre las propiedades del trióxido de wolframio y el contenido de oxígeno
2.3.3 Preparación del trióxido de wolframio y control del contenido de oxígeno
Capítulo 3 Clasificación del óxido de tungsteno
3.1 Clasificación del óxido de tungsteno en función de la composición química
3.1.1 Óxido de wolframio amarillo/trióxido de wolframio
3.1.2 Óxido de tungsteno naranja
3.1.3 Óxido de tungsteno azul
3.1.4 Óxido de tungsteno púrpura
3.1.5 Óxido de tungsteno blanco
3.1.6 Dióxido de tungsteno/óxido de tungsteno marrón
3.2 Clasificación del óxido de tungsteno en función de la estructura cristalina
3.2.1 Óxido de tungsteno monoclínico
3.2.2 Óxido de tungsteno ortorrómbico
3.2.3 Óxido de tungsteno hexagonal
3.2.4 Óxido cúbico de tungsteno cristalino
3.3 Clasificación del óxido de tungsteno según la forma física
3.3.1 Nanopartículas de óxido de tungsteno
3.3.2 Nanoláminas de óxido de tungsteno
3.3.3 Nanohilos de óxido de tungsteno
3.3.4 Nanovarillas de óxido de tungsteno
3.3.5 Nanoflores de óxido de tungsteno
3.3.6 Película de óxido de tungsteno
3.3.7 Bloques de óxido de tungsteno
3.4 Clasificación del óxido de tungsteno en función del tamaño de partícula
3.4.1 Óxido de tungsteno de grano grueso
3.4.2 Partículas ultrafinas de óxido de wolframio
3.4.3 Micras de óxido de tungsteno
3.4.4 Óxido de tungsteno submicrónico
3.4.5 Nano óxido de tungsteno
3.4.6 Óxido de tungsteno subnanométrico
3.5 Clasificación del óxido de tungsteno en función de la pureza
3.5.1 Óxido de tungsteno ordinario
3.5.2 Óxido de tungsteno de alta pureza
Capítulo 4 Estructura del óxido de tungsteno
4.1 Características de la estructura cristalina del óxido de tungsteno
4.1.1 La unidad básica y la simetría de la estructura cristalina de óxido de tungsteno.
4.1.2 Disposición atómica del óxido de tungsteno
4.1.3 Defectos y vacantes en la estructura cristalina de óxido de tungsteno
4.2 Factores que influyen en la estructura cristalina del óxido de tungsteno
4.2.1 Efecto de las condiciones de preparación sobre la estructura cristalina del óxido de wolframio
4.2.1.1 Efecto de la temperatura de reacción sobre la estructura cristalina del óxido de tungsteno
4.2.1.2 Efecto de la presión de reacción sobre la estructura cristalina del óxido de tungsteno
4.2.1.3 Efecto del tiempo de reacción sobre la estructura cristalina del óxido de wolframio
4.2.1.4 Efecto de la atmósfera de reacción sobre la estructura cristalina de óxido de wolframio
4.2.1.5 Efecto de la velocidad de reacción sobre la estructura cristalina del óxido de tungsteno
4.2.1.6 Efecto de los precursores sobre la estructura cristalina del óxido de volframio
4.2.1.7 Efecto del disolvente sobre la estructura cristalina del óxido de tungsteno
4.2.2 Efecto de los estímulos externos sobre la estructura cristalina del óxido de tungsteno
4.2.2.1 Efecto de la radiación óptica sobre la estructura cristalina del óxido de wolframio
4.2.2.2 Efecto del campo eléctrico sobre la estructura cristalina de óxido de wolframio
4.2.2.3 Efecto del campo magnético sobre la estructura cristalina de óxido de wolframio
4.3 La relación intrínseca entre la estructura cristalina y las propiedades del óxido de tungsteno
4.3.1 Enlace de estructura electrónica de óxido de tungsteno
4.3.1.1 Efecto de la estructura cristalina de óxido de tungsteno en el transporte de electrones
4.3.1.2 Relación entre la estructura de la banda de óxido de wolframio y la estructura cristalina
4.3.2 Enlace de nivel de transporte de iones de óxido de tungsteno
4.3.2.1 Efecto de la estructura cristalina de óxido de tungsteno en la difusión de iones
4.3.2.2 Efecto del proceso de intercalación/extracción de iones en la estabilidad estructural de los cristales de óxido de tungsteno
4.3.3 Relación entre las propiedades superficiales del óxido de tungsteno
4.3.3.1 Efecto de la estructura cristalina de óxido de volframio en la adsorción superficial
4.3.3.2 Relación entre la estructura cristalina del óxido de wolframio y el estado electrónico de la superficie
Capítulo 5 Propiedades físicas y químicas del óxido de tungsteno
5.1 Apariencia y color del óxido de tungsteno
5.2 Densidad/gravedad específica del óxido de wolframio
5.3 Estabilidad térmica del óxido de tungsteno
5.3.1 Punto de fusión del óxido de tungsteno
5.3.2 Temperatura de descomposición del óxido de tungsteno
5.3.3 Coeficiente de dilatación térmica del óxido de wolframio
5.4 Solubilidad del óxido de tungsteno
5.5 Dureza y resistencia mecánica del óxido de tungsteno
5.5.1 Dureza de Mohs del óxido de tungsteno
5.5.2 Resistencia a la compresión del óxido de wolframio
5.5.3 Resistencia al cizallamiento del óxido de wolframio
5.6 Superficie específica del óxido de wolframio
5.7 Densidad aparente del óxido de tungsteno
5.8 Propiedades ópticas del óxido de tungsteno
5.8.1 Absorción de luz y propiedades fotocatalíticas del óxido de wolframio
5.8.2 Propiedades fotocromáticas del óxido de tungsteno
5.9 Propiedades eléctricas del óxido de tungsteno
5.9.1 Propiedades semiconductoras del óxido de wolframio
5.9.2 Propiedades electrocrómicas del óxido de tungsteno
5.10 Propiedades térmicas del óxido de tungsteno
5.10.1 Estabilidad térmica del óxido de wolframio
5.10.2 Propiedades de expansión térmica del óxido de tungsteno
5.11 Sensibilidad al gas del óxido de tungsteno
5.12 Reacción redox del óxido de tungsteno
5.13 Reacción ácido-base del óxido de tungsteno
5.14 Propiedades catalíticas del óxido de tungsteno
Capítulo 6 Método de preparación del óxido de tungsteno
6.1 Métodos tradicionales de preparación de óxido de tungsteno
6.1.1 El método tradicional de preparación de óxido de tungsteno: método de reacción en fase sólida a alta temperatura
6.1.2 Método tradicional de preparación del método sol-gel de óxido de tungsteno/método de preparación sol-gel de óxido de tungsteno
6.1.3 Método tradicional de preparación de óxido de tungsteno – método hidrotermal
6.1.4 El método tradicional de preparación de óxido de tungsteno – método de tungstato de amonio
6.1.5 Método tradicional de preparación de óxido de tungsteno: método de descomposición del ácido clorhídrico del tungstato
6.1.6 El método tradicional de preparación de óxido de tungsteno: método de descomposición térmica de paratungstato de amonio
6.2 Nuevos métodos de preparación del óxido de tungsteno
6.2.1 Un nuevo método de preparación para el óxido de tungsteno: método de deposición electroquímica
6.2.2 Un nuevo método de preparación para el óxido de tungsteno: método de deposición de vapor
6.2.3 Un nuevo método de preparación de óxido de tungsteno: método de molde biológico
Capítulo 7 Equipo de producción de óxido de tungsteno
7.1 El equipo principal para la producción de óxido de tungsteno.
7.1.1 Equipos de manipulación de materias primas
7.1.1.1 Equipos de trituración y molienda
7.1.1.2 Equipos de cribado y clasificación
7.1.2 Equipo de reacción
7.1.2.1 Equipos de hidrólisis y acidólisis alcalina
7.1.2.1 Equipos de hidrólisis y acidólisis alcalina
7.1.2.2 Equipos de calcinación y descomposición térmica
7.1.3 Equipos de separación y purificación
7.1.3.1 Equipos de separación sólido-líquido
7.1.3.2 Equipos de cristalización y recristalización
7.2 Equipos auxiliares de producción de óxido de wolframio
7.2.1 Equipos de manipulación de materiales
7.2.1.1 Equipos mecánicos de transporte
7.2.1.2 Equipos de transporte neumático
7.2.2 Equipos de secado y refrigeración
7.2.2.1 Equipos de secado
7.2.2.2 Equipos de refrigeración
7.2.3 Equipos de tratamiento de protección ambiental
7.2.3.1 Equipos de tratamiento de gases residuales
7.2.3.2 Equipos de tratamiento de aguas residuales
Capítulo 8 Investigación sobre el principio de detección del óxido de tungsteno
8.1 Espectroscopía de detección de óxido de tungsteno
8.1.1 Detección de óxido de tungsteno – Análisis de espectroscopía de fluorescencia de rayos X
8.1.2 Detección de óxido de tungsteno – Espectroscopía Raman
8.2 Detección de óxido de tungsteno: análisis electroquímico
8.2.1 Detección de óxido de tungsteno – voltamperometría
8.3 Otros métodos de detección de óxido de tungsteno
8.3.1 Detección de óxido de tungsteno: análisis termogravimétrico
Capítulo 9 Campos de aplicación del óxido de tungsteno
9.1 Aplicación del óxido de tungsteno en el campo energético
9.1.1 Aplicación de óxido de tungsteno en baterías de iones de litio
9.1.2 Aplicación de óxido de tungsteno en supercondensadores
9.1.3 Aplicación de óxido de tungsteno en la división fotocatalítica del agua para producir hidrógeno
9.2 Aplicación del óxido de tungsteno en el ámbito del medio ambiente
9.2.1 Aplicación de óxido de tungsteno en la purificación del aire
9.2.2 Aplicación de óxido de tungsteno en el tratamiento de aguas residuales
9.3 Aplicación del óxido de tungsteno en el campo de los materiales inteligentes
9.3.1 Aplicación de óxido de tungsteno en dispositivos electrocrómicos
9.3.2 Aplicación de óxido de tungsteno en sensores de gas
9.4 Aplicación del óxido de tungsteno en el campo de la información electrónica
9.4.1 Aplicación de óxido de tungsteno en transistores de efecto de campo
9.4.2 Aplicación de óxido de tungsteno en dispositivos de memoria
9.5 Aplicación del óxido de tungsteno en el campo de la fabricación de maquinaria
9.5.1 Aplicación de óxido de tungsteno en recubrimientos de herramientas
9.5.2 Aplicación de óxido de tungsteno en piezas resistentes al desgaste
9.6 Óxido de tungsteno en aplicaciones biomédicas
9.6.1 Aplicación del óxido de tungsteno en biosensores
9.6.2 Aplicación de óxido de tungsteno en la terapia fototérmica
9.7 Aplicación del óxido de tungsteno en el campo de la visualización óptica
9.7.1 Aplicación de óxido de tungsteno en pantallas
9.8 Aplicación de óxido de tungsteno en soporte catalítico
9.8.1 Aplicación de óxido de tungsteno en catalizadores soportados
9.9 Aplicación de óxido de tungsteno en el campo de los tejidos ignífugos
9.9.1 Aplicación de tejidos ignífugos de óxido de tungsteno en el ámbito industrial
9.9.2 Aplicación de tejidos ignífugos de óxido de tungsteno en la vida diaria
9.9.3 Aplicación de tejidos ignífugos de óxido de tungsteno en el ámbito del transporte público
9.10 Aplicación de óxido de tungsteno en películas agrícolas
Capítulo 10 Seguridad y protección ambiental del óxido de tungsteno
10.1 Seguridad del óxido de tungsteno
10.2 Protección ambiental del óxido de tungsteno
10.3 Hoja de datos de seguridad (MSDS) para óxido de tungsteno
Capítulo 11 Normas nacionales y extranjeras para el óxido de tungsteno
11.1 Normas nacionales chinas
11.2 Normas internacionales
Capítulo 12 Datos y cifras sobre el óxido de tungsteno
12.1 ¿Cuáles son los principales hechos del óxido de tungsteno?
12.2 Todos los datos del óxido de tungsteno (propiedades fisicoquímicas, parámetros técnicos de producción y aplicación)
Apéndice: Glosario multilingüe de términos de óxido de tungsteno (chino, inglés, japonés, coreano)
Lea el texto completo:¿Qué es el óxido de tungsteno?
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