第1章 はじめに
重要な遷移金属酸化物として、 酸化タングステン (WO₃)は、そのユニークな物理化学的特性と幅広い応用の可能性により、材料科学、化学、工学の分野で研究のホットスポットとなっています。
1.1 酸化タングステンの背景を研究する
酸化タングステンの研究の背景は、産業、エネルギー、環境セクターでの多様性と、世界経済におけるタングステン資源の戦略的位置から生じています。タングステンは、その高い融点(3422°C)、高い硬度と化学的安定性で知られており、酸化タングステンは、タングステンの主要化合物の一つとして、タングステン金属と超硬合金の製造における主要な中間体であるだけでなく、その半導体特性(バンドギャップ2.6-3.0 eV)と光学特性により、ハイテク分野で大きな可能性を示しています。
産業および資源の背景
タングステンはレアメタルの重要な代表であり、世界の埋蔵量は約330万トンで、そのうち中国が60%以上を占めており、タングステンの最大の生産国および輸出国です。Tungsten Newsによると、タングステンの世界的な需要は2025年に年間10万トンに達すると予想されており、そのうち酸化タングステンの生産が重要なシェアを占めています。伝統的に、酸化タングステンは、タングステン粉末を焙煎するか、鉄マンガン重石とシェーライトを抽出する ことにより、タングステン銅、タングステンワイヤー、その他の製品 を製造するために使用されます。しかし、産業技術の向上に伴い、その応用は新エネルギー、電子情報、環境保護の分野に拡大されています。
科学的および技術的背景
酸化タングステンの半導体特性は、光触媒、エレクトロクロミズム、およびセンサーの分野で独自の利点をもたらします。適度なバンドギャップがあり、可視光を吸収して光生成電子と正孔のペアを生成することができ、水生水素の分解や汚染物質の分解に使用されます。さらに、透明からダークブルーに変化するエレクトロクロミック特性により、スマートウィンドウやディスプレイに理想的な素材となっています。ナノテクノロジーの台頭により、酸化タングステンの研究がさらに進歩し、熱水や蒸着などのタングステン技術の進歩により、合成ナノ粒子はより高い比表面積と活性を示します。
環境・社会背景
持続可能な開発に世界的に重点を置く中、環境保護の分野での酸化タングステンの適用は大きな注目を集めています。例えば、その光触媒特性は廃水処理や空気浄化に使用でき、耐火性生地への応用は安全性を高めます。同時に、タングステン価格の変動(2025年には20〜30米ドル/ kgと予想)は、資源の需給が逼迫していることを反映しており、効率的で低コストの生産プロセスの研究を推進しています。さらに、光熱療法などの酸化タングステンの生物医学的応用も、健康の分野で新たな機会を開きます。
したがって、酸化タングステンの研究の背景には、産業基盤に支えられ、技術革新に牽引され、社会的ニーズに駆り立てられた学際性に根ざしています。この背景は、その特性と用途を詳細に研究するための強固な基盤を提供します。
ディレクトリ
第1章 はじめに
1.1 背景
1.2 研究目的とイノベーション
1.3 国内外の研究状況
第2章酸化タングステンの基本情報
2.1 酸化タングステンの定義
2.2 酸化タングステンの形態と分布
2.2三酸化タングステンと酸素空いている酸化タングステン/欠陥のある酸化タングステン
2.3 三酸化タングステンの特性は酸素含有量に関連しています
2.3.1 三酸化タングステンの構造と酸素含有量の関係
2.3.2 三酸化タングステンの特性と酸素含有量の関係
2.3.3 三酸化タングステンの調製と酸素含有量の制御
第3章酸化タングステンの分類
3.1 化学組成に基づく酸化タングステンの分類
3.1.1 黄色の酸化タングステン/三酸化タングステン
3.1.2 オレンジ色の酸化タングステン
3.1.3 青い酸化タングステン
3.1.4 紫色の酸化タングステン
3.1.5 白色酸化タングステン
3.1.6 二酸化タングステン/茶色の酸化タングステン
3.2 結晶構造に基づく酸化タングステンの分類
3.2.1 単斜晶系酸化タングステン
3.2.2 斜方晶系酸化タングステン
3.2.3 六方晶酸化タングステン
3.2.4 立方晶性酸化タングステン
3.3 物理的形態に基づく酸化タングステンの分類
3.3.1 酸化タングステンナノ粒子
3.3.2 酸化タングステンナノシート
3.3.3 酸化タングステンナノワイヤー
3.3.4 酸化タングステンナノロッド
3.3.5 酸化タングステンナノフラワー
3.3.6 酸化タングステン膜
3.3.7 酸化タングステンブロック
3.4 粒子サイズに基づく酸化タングステンの分類
3.4.1 粗粒酸化タングステン
3.4.2 超微粒子酸化タングステン
3.4.3ミクロンの酸化タングステン
3.4.4 サブミクロンの酸化タングステン
3.4.5 ナノ酸化タングステン
3.4.6 サブナノメートル酸化タングステン
3.5 純度に基づく酸化タングステンの分類
3.5.1 通常の酸化タングステン
3.5.2 高純度酸化タングステン
第4章 酸化タングステンの構造
4.1 酸化タングステンの結晶構造特性
4.1.1 酸化タングステン結晶構造の基本単位と対称性
4.1.2 酸化タングステンの原子配列
4.1.3 酸化タングステンの結晶構造の欠陥と空孔
4.2 酸化タングステンの結晶構造に影響を与える要因
4.2.1 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす調製条件の影響
4.2.1.1 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす反応温度の影響
4.2.1.2 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす反応圧力の影響
4.2.1.3 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす反応時間の影響
4.2.1.4 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす反応雰囲気の影響
4.2.1.5 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす反応速度の影響
4.2.1.6 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす前駆体の影響
4.2.1.7 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす溶媒の影響
4.2.2 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす外部刺激の影響
4.2.2.1 酸化タングステン結晶構造に対する光放射の影響
4.2.2.2 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす電界の影響
4.2.2.3 酸化タングステンの結晶構造に及ぼす磁場の影響
4.3 酸化タングステンの結晶構造と特性の本質的な関係
4.3.1 酸化タングステン電子構造結合
4.3.1.1 酸化タングステンの結晶構造が電子輸送に及ぼす影響
4.3.1.2 酸化タングステンバンド構造と結晶構造の関係
4.3.2 酸化タングステンイオン輸送レベルリンケージ
4.3.2.1 酸化タングステンの結晶構造がイオン拡散に及ぼす影響
4.3.2.2 イオンインターカレーション/抽出プロセスが酸化タングステン結晶の構造安定性に及ぼす影響
4.3.3 酸化タングステンの表面特性の関係
4.3.3.1 酸化タングステン結晶構造が表面吸着に及ぼす影響
4.3.3.2 酸化タングステンの結晶構造と表面電子状態の関係
第5章酸化タングステンの物理的および化学的性質
5.1 酸化タングステンの外観と色
5.2 酸化タングステンの密度/比重
5.3酸化タングステンの熱安定性
5.3.1 酸化タングステンの融点
5.3.2 酸化タングステンの分解温度
5.3.3 酸化タングステンの熱膨張係数
5.4 酸化タングステンの溶解度
5.5 酸化タングステンの硬度と機械的強度
5.5.1 酸化タングステンのモース硬度
5.5.2 酸化タングステンの圧縮強度
5.5.3 酸化タングステンのせん断強度
5.6酸化タングステンの比表面積
5.7 酸化タングステンのかさ密度
5.8 酸化タングステンの光学特性
5.8.1酸化タングステンの光吸収と光触媒特性
5.8.2 酸化タングステンのフォトクロミック特性
5.9 酸化タングステンの電気的性質
5.9.1 酸化タングステンの半導体特性
5.9.2 酸化タングステンのエレクトロクロミック特性
5.10 酸化タングステンの熱的性質
5.10.1 酸化タングステンの熱安定性
5.10.2 酸化タングステンの熱膨張特性
5.11 酸化タングステンのガス感受性
5.12 酸化タングステンの酸化還元反応
5.13 酸化タングステンの酸塩基反応
5.14 酸化タングステンの触媒特性
第6章酸化タングステンの調製方法
6.1 酸化タングステンの伝統的な調製方法
6.1.1 酸化タングステンの伝統的な調製方法 – 高温固相反応法
6.1.2 酸化タングステン – ゾルゲル法/酸化タングステンのゾル – ゲル調製方法の伝統的な調製方法
6.1.3 酸化タングステンの伝統的な調製方法 – 水熱法
6.1.4 酸化タングステンの伝統的な調製方法 – タングステン酸アンモニウム法
6.1.5 酸化タングステンの伝統的な調製方法 – タングステン酸塩の塩酸分解方法
6.1.6 酸化タングステンの伝統的な調製方法 – パラタングステン酸アンモニウムの熱分解法
6.2 酸化タングステンの新しい調製方法
6.2.1 酸化タングステンの新しい調製方法 – 電気化学堆積法
6.2.2 酸化タングステンの新しい調製方法 – 蒸着法
6.2.3 酸化タングステンの新しい調製方法 – 生物学的テンプレート法
第七章 酸化タングステン製造設備
7.1 酸化タングステン製造のための主な設備
7.1.1 原材料取扱機器
7.1.1.1 破砕および粉砕装置
7.1.1.2 スクリーニングおよびグレーディング機器
7.1.2 反応装置
7.1.2.1 アルカリ加水分解および酸分解装置
7.1.2.1 アルカリ加水分解および酸分解装置
7.1.2.2 焼成および熱分解装置
7.1.3 分離精製装置
7.1.3.1 固液分離装置
7.1.3.2 結晶化および再結晶装置
7.2 酸化タングステンの補助生産設備
7.2.1 マテリアルハンドリング機器
7.2.1.1 機械搬送装置
7.2.1.2 空気輸送装置
7.2.2 乾燥および冷却装置
7.2.2.1 乾燥装置
7.2.2.2 冷却装置
7.2.3 環境保護処理装置
7.2.3.1 排ガス処理装置
7.2.3.2 排水処理設備
第8章 酸化タングステンの検出原理に関する研究
8.1 酸化タングステン検出-分光法
8.1.1 酸化タングステン検出 – 蛍光X線分光分析
8.1.2 酸化タングステン検出 – ラマン分光法
8.2 酸化タングステン検出 – 電気化学分析
8.2.1 酸化タングステン検出 – ボルタンメトリー
8.3 その他の酸化タングステン検出方法
8.3.1 酸化タングステン検出 – 熱重量分析
第9章酸化タングステンの応用分野
9.1 エネルギー分野での酸化タングステンの応用
9.1.1 リチウムイオン電池への酸化タングステンの応用
9.1.2 スーパーキャパシタへの酸化タングステンの応用
9.1.3 水素を生成するための光触媒水分解における酸化タングステンの応用
9.2 環境分野での酸化タングステンの応用
9.2.1 空気浄化における酸化タングステンの応用
9.2.2 下水処理における酸化タングステンの応用
9.3 スマートマテリアルの分野における酸化タングステンの応用
9.3.1 エレクトロクロミックデバイスにおける酸化タングステンの応用
9.3.2 ガスセンサーにおける酸化タングステンの応用
9.4 電子情報分野における酸化タングステンの応用
9.4.1 電界効果トランジスタへの酸化タングステンの応用
9.4.2 メモリデバイスにおける酸化タングステンの応用
9.5 機械製造の分野における酸化タングステンの応用
9.5.1 工具コーティングへの酸化タングステンの応用
9.5.2 耐摩耗性部品への酸化タングステンの応用
9.6 生物医学的応用における酸化タングステン
9.6.1 バイオセンサーにおける酸化タングステンの応用
9.6.2 光熱療法における酸化タングステンの応用
9.7 光学ディスプレイの分野における酸化タングステンの応用
9.7.1 ディスプレイへの酸化タングステンの応用
9.8 触媒担体における酸化タングステンの応用
9.8.1 担持触媒への酸化タングステンの応用
9.9 耐火布地の分野での酸化タングステンの応用
9.9.1 工業分野での酸化タングステン耐火布地の応用
9.9.2 日常生活における酸化タングステン耐火布地の応用
9.9.3 公共交通機関の分野での酸化タングステン耐火布地の応用
9.10 農業用フィルムへの酸化タングステンの応用
第10章酸化タングステンの安全性と環境保護
10.1 酸化タングステンの安全性
10.2 酸化タングステンの環境保護
10.3 酸化タングステンの安全データシート(MSDS)
第11章酸化タングステンの国内外の規格
11.1 中国の国家規格
11.2 国際規格
第12章酸化タングステンの事実と数字
12.1 酸化タングステンの主な事実は何ですか
12.2 酸化タングステンのすべてのデータ(物理化学的特性、生産および応用技術パラメータ)
付録:酸化タングステン用語の多言語用語集(中国語、英語、日本語、韓国語)
全文を読む：タングステン酸化物とは何ですか
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