Tabla de contenidos
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 trióxido de tungsteno amarillo
2.1 Definición de trióxido de tungsteno amarillo
2.2 La forma y distribución del tungsteno en la actualidad
2.3 Trióxido de tungsteno amarillo y óxido de tungsteno vacante en oxígeno/óxido de tungsteno defectuoso
2.3.1 Trióxido de wolframio amarillo y óxido de wolframio azul
2.3.2 Tungsteno y óxido de tungsteno púrpura
2.3.3 Volframio y óxido de volframio marrón
2.4 Las propiedades del tungsteno están relacionadas con el contenido de oxígeno
2.4.1 Relación entre la estructura del trióxido de tungsteno amarillo y el contenido de oxígeno
2.4.2 Relación entre las propiedades del trióxido de tungsteno amarillo y el contenido de oxígeno
2.4.3 Preparación de trióxido de tungsteno amarillo y control del contenido de oxígeno
Capítulo 3 Clasificación del trióxido de tungsteno amarillo
3.1 Clasificación del trióxido de tungsteno amarillo en función de la pureza
3.1.1 Trióxido de wolframio amarillo ordinario
3.1.2 Trióxido de tungsteno amarillo de alta pureza
3.2 Clasificación del trióxido de tungsteno amarillo en función de la estructura cristalina
3.2.1 Tungsteno monoclínico
3.2.2 Tungsteno ortorrómbico
3.2.3 Tungsteno hexagonal
3.2.4 Trióxido de tungsteno amarillo cristalino cúbico/cristalino tetragonal
3.2.4 Tungsteno triclínico
3.3 Clasificación del trióxido de tungsteno amarillo según la forma física
3.3.1 Nanopartículas de tungsteno
3.3.2 Nanoláminas de tungsteno
3.3.3 Nanohilos de tungsteno
3.3.4 Nanovarillas de tungsteno
3.3.5 Nanoflores de tungsteno
3.3.6 Nanotubos de tungsteno
3.3.7 Bolas huecas de tungsteno
3.4 Clasificación del trióxido de tungsteno amarillo según el tamaño de partícula
3.4.1 Trióxido de wolframio amarillo de grano grueso
3.4.2 Trióxido de tungsteno amarillo de grano ultrafino
3.4.3 Micras de trióxido de tungsteno amarillo
3.4.4 Xantrea submicrónica
3.4.5 Trióxido de tungsteno nanoamarillo
3.4.6 Trióxido de tungsteno amarillo subnano
Capítulo 4 Estructura cristalina del trióxido de tungsteno amarillo
4.1 Teoría básica de la estructura cristalina del trióxido de tungsteno amarillo
4.1.2 Disposición atómica del tungsteno
4.1.2 Conocimientos básicos de cristalografía de wolframio (sistema cristalino, retícula, etc.).
4.1.3 El tipo de estructura cristalina a la que pertenece el tungsteno
4.2 Factores que influyen en la estructura cristalina del tungsteno
4.2.1 Efecto de las condiciones de preparación en la estructura cristalina del wolframio
4.2.1.1 Efecto de la temperatura de reacción en la estructura del cristal de tungsteno
4.2.1.2 Efecto de la presión de reacción sobre la estructura cristalina del wolframio
4.2.1.3 Efecto del tiempo de reacción en la estructura del cristal de wolframio
4.2.1.4 Efecto de la atmósfera de reacción sobre la estructura cristalina del wolframio
4.2.1.5 Efecto de la velocidad de reacción en la estructura del cristal de tungsteno
4.2.1.6 Efecto de los precursores sobre la estructura cristalina del wolframio
4.2.1.7 Efecto de los disolventes en la estructura de los cristales de wolframio
4.2.2 Efecto de los estímulos externos sobre la estructura cristalina del trióxido de tungsteno amarillo
4.2.2.1 Efecto de la radiación óptica sobre la estructura de los cristales de wolframio
4.2.2.2 Efecto del campo eléctrico sobre la estructura de los cristales de wolframio
4.2.2.3 Efecto del campo magnético sobre la estructura de los cristales de wolframio
4.3 La relación intrínseca entre la estructura y las propiedades de los cristales de tungsteno
4.3.1 Relación entre la estructura cristalina del tungsteno y el nivel de estructura electrónica
4.3.1.1 Efecto de la estructura cristalina de wolframio en el transporte de electrones
4.3.1.2 Relación entre la estructura de la banda de wolframio y la estructura cristalina
4.3.2 La relación entre la estructura del cristal de tungsteno y el plano de transporte iónico
4.3.2.1 Efecto de la estructura cristalina de wolframio en la difusión de iones
4.3.2.2 Efecto del proceso de intercalación/extracción de iones en la estabilidad estructural del cristal de wolframio
4.3.3 Relación entre la estructura cristalina de wolframio y las propiedades de la superficie
4.3.3.1 Efecto de la estructura cristalina de wolframio en la adsorción superficial
4.3.3.2 Relación entre la estructura cristalina de wolframio y el estado electrónico de la superficie
4.3.4 La relación entre la estructura cristalina de tungsteno y las propiedades mecánicas
4.3.5 La relación entre la estructura cristalina de tungsteno y las propiedades ópticas
4.3.6 Relación entre la estructura cristalina de wolframio y las propiedades catalíticas
4.4 Determinación experimental de la estructura cristalina del wolframio
4.4.1 Principios de la tecnología de difracción de rayos X
4.4.2 Aplicación de la tecnología de difracción de neutrones en la determinación de estructuras
Capítulo 5 Propiedades físicas y químicas del trióxido de tungsteno amarillo
5.1 Apariencia y color del tungsteno
5.2 Densidad/gravedad específica del wolframio
5.3 Estabilidad térmica del trióxido de tungsteno amarillo
5.3.1 Punto de fusión del trióxido de wolframio amarillo
5.3.2 Temperatura de descomposición del wolframio
5.3.3 Coeficiente de dilatación térmica del wolframio
5.4 Solubilidad del trióxido de tungsteno amarillo
5.5 Propiedades catalíticas del trióxido de tungsteno amarillo
5.6 Superficie específica del wolframio
5.7 Densidad suelta del tungsteno
5.8 Propiedades ópticas del trióxido de tungsteno amarillo
5.8.1 Absorción de luz y propiedades fotocatalíticas del tungsteno
5.8.2 Propiedades fotocromáticas del tungsteno
5.9 Propiedades eléctricas del trióxido de tungsteno amarillo
5.9.1 Propiedades semiconductoras del amarillo de wolframio
5.9.2 Propiedades electrocrómicas del tungsteno
5.10 Propiedades térmicas del trióxido de tungsteno amarillo
5.10.1 Estabilidad térmica del wolframio
5.10.2 Propiedades de expansión térmica del tungsteno
5.11 Sensibilidad al gas del trióxido de wolframio amarillo
5.12 Reacciones redox amarillo-tungsteno
5.13 Reacción ácido-base del trióxido de tungsteno amarillo
Capítulo 6 Método de preparación del trióxido de tungsteno amarillo
6.1 Métodos tradicionales de preparación de trióxido de tungsteno amarillo
6.1.1 El método tradicional de preparación de trióxido de tungsteno amarillo: método de reacción en fase sólida a alta temperatura
6.1.2 Método tradicional de preparación del método de trióxido-sol-gel de tungsteno amarillo
6.1.3 Método tradicional de preparación de trióxido de tungsteno amarillo – método hidrotermal
6.1.4 El método tradicional de preparación de trióxido de tungsteno amarillo – método de tungstato de amonio
6.1.5 El método tradicional de preparación de trióxido de tungsteno amarillo – método de descomposición de ácido clorhídrico de tungstato
6.1.6 El método tradicional de preparación de trióxido de tungsteno amarillo: método de descomposición térmica del paratungstato de amonio
6.2 Nuevo método de preparación de trióxido de tungsteno amarillo
6.2.1 Un nuevo método de preparación para el trióxido de tungsteno amarillo: deposición electroquímica
6.2.2 Un nuevo método de preparación para el trióxido de tungsteno amarillo: método de deposición de vapor
6.2.3 Un nuevo método de preparación de trióxido de tungsteno amarillo: método de plantilla biológica
Capítulo 7 Equipo de producción de trióxido de tungsteno amarillo
7.1 Equipo central para la preparación de trióxido de tungsteno amarillo mediante el método de reacción en fase sólida a alta temperatura
7.1.1 Equipos de manipulación de materias primas
7.1.1.1 Trituradoras
7.1.1.2 Molinos de bolas
7.1.2 Equipos de moldeo
7.1.2.1 Prensas de comprimidos
7.1.3 Equipos de sinterización a alta temperatura
7.1.3.1 Hornos de alta temperatura
7.1.3.1 Sistemas de control de temperatura
7.1.4 Equipos de control de la atmósfera
7.1.4.1 Hornos atmosféricos
7.1.4.2 Sistemas de suministro de gas
7.1.5 Equipos de refrigeración
7.1.5.1 Dispositivos de enfriamiento gratuito
7.1.5.2 Equipos de refrigeración forzada
7.1.6 Equipos de posprocesamiento
7.1.6.1 Equipo de molienda
7.1.6.2 Equipos de cribado
7.2 El equipo central para la preparación de trióxido de tungsteno amarillo por el método sol-gel.
7.2.1 Equipo de mezcla
7.2.1.1 Agitadores mecánicos
7.2.2 Equipos de calefacción
7.2.2.1 Baño de agua termostático
7.2.2.2 Hornos
7.2.3 Recipientes de reacción
7.2.3.1 Reactores
7.2.4 Equipos de molienda
7.2.4.1 Morteros
7.2.4.2 Molinos planetarios de bolas
7.2.5 Equipos de filtración y lavado
7.2.5.1 Dispositivo de filtración por succión
7.2.5.2 Centrífugas
7.3 Equipo básico para la preparación de trióxido de wolframio amarillo por deposición electroquímica
7.3.1 Electrolizadores
7.3.2 Electrodos
7.3.3 Fuente de alimentación
7.3.4 Equipos de configuración y almacenamiento de electrolitos
7.3.4.1 Equipo de mezcla
7.3.4.2 Contenedores de almacenamiento
7.3.5 Dispositivos de calefacción y refrigeración
7.3.6 Equipo de filtración
7.3.7 Equipos de análisis y ensayo
7.4 Equipo básico para la preparación de trióxido de wolframio amarillo por deposición física de vapor
7.4.1 Equipo de fuente de evaporación
7.4.2 Sistemas de vacío
7.4.3 Dispositivos de calentamiento y enfriamiento del sustrato
7.4.4 Equipo de control del espesor de la película
7.5 Equipo básico para la preparación de trióxido de tungsteno amarillo por deposición química de vapor
7.5.1 Cámaras de reacción
7.5.2 Sistemas de suministro de gas
7.5.3 Sistemas de calefacción
7.5.4 Sistemas de vacío
7.5.5 Sistema de tratamiento de los gases de escape
7.6 Equipo básico para la preparación de trióxido de tungsteno amarillo por el método de plantilla biológica
7.6.1 Recipientes de reacción
7.6.2 Equipos de calefacción
7.6.3 Equipo de mezcla
7.6.4 Equipo de control de temperatura
7.6.5 Equipo de filtración
7.6.6 Equipo de secado
7.7 Equipos de caracterización
7.7.1 Difractómetro de rayos X
7.7.2 Microscopía electrónica de barrido
7.7.3 Microscopía electrónica de transmisión
7.7.4 Espectrofotómetro UV-Vis
Capítulo 8 Investigación sobre el principio de detección del trióxido de tungsteno amarillo
8.1 Detección de tungsteno – Espectroscopía
8.1.1 Detección de trióxido de tungsteno amarillo – Análisis de espectroscopia de fluorescencia de rayos X
8.1.2 Detección de tungsteno – Espectroscopía Raman
8.2 Detección de tungsteno – Análisis electroquímico
8.2.1 Detección de trióxido de tungsteno amarillo-Volcanoamperometría
8.3 Otros métodos de detección de trióxido de wolframio amarillo
8.3.1 Detección de tungsteno – Análisis termogravimétrico
Capítulo 9 Campos de aplicación del trióxido de tungsteno amarillo
9.1 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en productos de tungsteno
9.1.1 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en la preparación de polvo de tungsteno
9.1.2 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en la producción de alambre de tungsteno
9.1.3 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en la fabricación de barras de wolframio
9.1.4 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en aleación de cobre y tungsteno
9.1.5 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en aleación de tungsteno-níquel-hierro
9.1.6 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en carburo cementado
9.2 Aplicación del trióxido de tungsteno amarillo en el campo del medio ambiente
9.2.1 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en la purificación del aire
9.2.2 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en el tratamiento de aguas residuales
9.3 Aplicación del trióxido de tungsteno amarillo en el campo de los materiales inteligentes
9.3.1 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en dispositivos electrocrómicos
9.3.2 Aplicación del tungsteno en sensores de gas
9.4 Aplicación del trióxido de wolframio amarillo en el campo de la información electrónica
9.4.1 Aplicación del tungsteno en transistores de efecto de campo
9.4.2 Aplicación de flavum de tungsteno en dispositivos de memoria
9.5 Aplicación del trióxido de tungsteno amarillo en el campo de la fabricación de maquinaria
9.5.1 Aplicación de tungsteno en recubrimientos de herramientas
9.5.2 Aplicación de tungsteno en piezas resistentes al desgaste
9.6 Tungsteno en aplicaciones biomédicas
9.6.1 Aplicación del tungsteno en biosensores
9.6.2 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en terapia fototérmica
9.7 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en el campo de la visualización óptica
9.7.1 Aplicación de tungsteno en pantallas
9.8 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en soporte catalítico
9.8.1 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en catalizadores soportados
9.9 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en el campo de los tejidos ignífugos
9.9.1 Aplicación de tejidos ignífugos de tungsteno en el ámbito industrial
9.9.2 Aplicación de tejidos ignífugos de tungsteno en la vida diaria
9.9.3 Aplicación de tejidos ignífugos de tungsteno en el transporte público
9.10 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en películas agrícolas
9.11 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en el campo energético
9.11.1 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en baterías de iones de litio
9.11.2 Aplicación de tungsteno en supercondensadores
9.11.3 Aplicación de trióxido de tungsteno amarillo en la división fotocatalítica del agua a hidrógeno
Capítulo 10 Seguridad y protección del medio ambiente del trióxido de wolframio amarillo
10.1 Cuestiones de seguridad del tungsteno
10.2 Protección ambiental del trióxido de tungsteno amarillo
10.3 Hoja de datos de seguridad (MSDS) para Trióxido de tungsteno amarillo
Capítulo 11 Normas nacionales y extranjeras para el trióxido de tungsteno amarillo
11.1 Normas nacionales chinas
11.2 Normas internacionales
11.3 Estándares de trióxido de tungsteno amarillo en Europa, América y otros países del mundo
Capítulo 12 Datos y cifras sobre el trióxido de tungsteno amarillo
12.1 ¿Cuáles son los principales hechos del tungsteno?
12.2 Todos los datos del tungsteno (propiedades fisicoquímicas, parámetros técnicos de producción y aplicación)
Apéndice: Glosario multilingüe de términos de trióxido de tungsteno amarillo (chino, inglés, japonés, coreano)
Referencias
Capítulo 1 Introducción
Como material funcional importante, el trióxido de tungsteno (WO₃) ha atraído mucha atención en los campos de la ciencia de los materiales, la energía, el medio ambiente y la electrónica debido a sus excelentes propiedades físicas y químicas (por ejemplo, banda prohibida 2,6-2,8 eV, densidad 7,16 g/cm³) y diversos escenarios de aplicación. Las propiedades únicas del amarillo de tungsteno, que incluyen electrocrómica (70% >cambio en la transmitancia de la luz), fotocatálisis (producción de hidrógeno >1 mmol/h·g), actividad electroquímica (capacitancia específica >500 F/g) y estabilidad térmica (temperatura de descomposición >1700 °C), lo hacen ideal para materiales inteligentes, dispositivos de almacenamiento de energía y catalizadores. Este capítulo expone sistemáticamente la importancia de la investigación y el valor científico del trióxido de tungsteno amarillo desde tres aspectos: antecedentes de investigación, objetivos de investigación e innovaciones, y estado de la investigación en el país y en el extranjero, lo que sienta las bases para los capítulos posteriores.
1.1 Antecedentes
Como miembro importante de la familia de compuestos de tungsteno, el trióxido de tungsteno amarillo se encuentra ampliamente en minerales de tungstato (como la scheelita, contenido de WO₃ >50 ). % en peso y purificado por hidrometalurgia (rendimiento >95%) o tostado a alta temperatura (pureza >99,9%). Las reservas mundiales de recursos de tungsteno son de aproximadamente 3,5 millones de toneladas, distribuidas principalmente en China (que representan el >50%), Rusia y Australia, con una producción anual de aproximadamente 8-100,000 toneladas, de las cuales el trióxido de tungsteno amarillo ocupa una posición importante como precursor de productos de tungsteno (polvo de tungsteno, alambre de tungsteno) (tamaño del mercado > US $ 1 mil millones / año). En los últimos años, con el desarrollo de la nanotecnología, la aplicación de nanomateriales de tungsteno amarillo (tamaño de partícula de 20 a 200 nm, área de superficie específica >50 m²/g) en campos de alta tecnología se ha expandido rápidamente, como las ventanas inteligentes (ahorro de energía >20%), las baterías de iones de litio (capacidad > 200 mAh/g) y la división fotocatalítica del agua (tasa de utilización de energía solar >5%).
Los antecedentes de investigación del amarillo de tungsteno están estrechamente relacionados con la crisis energética mundial, la contaminación ambiental y la demanda de fabricación inteligente. En el sector energético, las energías limpias (por ejemplo, el hidrógeno, con un crecimiento de la demanda del mercado > del 10%/año) y el almacenamiento eficiente de energía (por ejemplo, supercondensadores, densidad de potencia >10 kW/kg) están impulsando el uso del tungsteno en la producción de hidrógeno fotocatalítico y materiales de electrodos. En el campo ambiental, la degradación fotocatalítica (tasa de eliminación de materia orgánica > 90%) y la detección de gases (límite de detección <0,1 ppm) del trióxido de tungsteno amarillo proporcionan soluciones para la purificación del aire y el tratamiento de aguas residuales. En el campo de los materiales inteligentes, las propiedades electrocrómicas y sensibles al gas del tungsteno respaldan el desarrollo de pantallas inteligentes (tiempo de respuesta <1 segundo) y sensores (sensibilidad > 100). Además, la aplicación de tungsteno en campos emergentes como los tejidos ignífugos (LOI>30%), las películas agrícolas (aumento de temperatura >2°C) y la biomedicina (tasa de esterilización fototérmica >99%) amplió aún más su potencial de mercado (tasa de crecimiento >8%/año).
Sin embargo, existen desafíos en la producción y aplicación de trióxido de tungsteno amarillo, incluido el alto consumo de energía (1-5 kWh/kg), la descarga de desechos (W<0,5 mg/L) y la seguridad de los nanomateriales (polvo < 10 mg/m³). Estos problemas han llevado a la academia y a la industria a estudiar la estructura cristalina (monoclínica, hexagonal, etc.), los métodos de preparación (método hidrotermal, deposición de vapor) y la optimización del rendimiento (dopaje para aumentar la conductividad en un >30%). Por lo tanto, el estudio sistemático de las propiedades, la preparación y la aplicación del trióxido de tungsteno amarillo no solo es de gran importancia científica, sino que también tiene un valor práctico para promover la fabricación ecológica y el desarrollo sostenible (objetivo de emisiones de carbono < 0,1 kg/kg).
1.2 Objetivos de investigación e innovaciones
El propósito de este estudio es explorar de manera integral y sistemática las propiedades básicas, la tecnología de preparación, los métodos de detección y las aplicaciones multicampo del trióxido de tungsteno amarillo, y proporcionar orientación teórica y referencia práctica para su investigación científica e industrialización. Los objetivos específicos de la investigación incluyen los siguientes aspectos: en primer lugar, dilucidar la relación interna entre las propiedades fisicoquímicas (banda prohibida, densidad, solubilidad) y la estructura cristalina (monoclínica y hexagonal) del trióxido de tungsteno amarillo, y revelar la relación estructura-propiedad (transporte de electrones, difusión iónica). En segundo lugar, se clasificaron los métodos de preparación tradicionales (método de fase sólida a alta temperatura, método sol-gel) y nuevos (deposición electroquímica, método de molde biológico) de trióxido de tungsteno amarillo, y los parámetros del proceso (consumo de energía < 1 kWh/kg, rendimiento >95%). En tercer lugar, se analizó el potencial de aplicación del tungsteno en los campos de los productos de tungsteno (dureza del carburo > 90 HRA), energía (capacidad de la batería> 200 mAh/g), medio ambiente (tasa de degradación >90%) y materiales inteligentes (eficiencia de coloración > 50 cm²/C), y se propusieron estrategias de mejora del rendimiento (dopaje y compounding). Por último, se evaluó la seguridad (DL50>2000 mg/kg) y el impacto ambiental (residuos W<0,1 mg/L) del trióxido de tungsteno amarillo, y se presentaron sugerencias para la producción ecológica y la estandarización (tasa de cumplimiento > 95%).
Lesen Sie den vollständigen Text: Qué es el trióxido de tungsteno amarillo
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