Оглавление
Глава 1: Введение и история цезиевой вольфрамовой бронзы
1.1 Определение и химический состав цезиевой вольфрамовой бронзы
1.2 Открытие и разработка цезиевой вольфрамовой бронзы
1.3 Статус цезиевой вольфрамовой бронзы в материаловедении
1.4 Мировой статус исследований и обзор рынка цезиевой вольфрамовой бронзы
1.5 Основные области применения цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 2: Кристаллическая структура и свойства цезиевой вольфрамовой бронзы
2.1 Кристаллическая структура и характеристики химических связей цезиевой вольфрамовой бронзы
2.2 Оптические свойства цезиевой вольфрамовой бронзы: поглощение в ближнем инфракрасном диапазоне и пропускание света
2.3 Электрические свойства цезиевой вольфрамовой бронзы: проводимость и миграция носителей заряда
2.4 Тепловые свойства цезиевой вольфрамовой бронзы: теплопроводность и стабильность
2.5 Теоретический расчет и прогнозирование характеристик цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 3: Метод синтеза цезиевой вольфрамовой бронзы
3.1 Метод твердофазной реакции цезиевой вольфрамовой бронзы
3.2 Сольвотермальные и гидротермальные методы цезиевой вольфрамовой бронзы
3.3 Химическое осаждение из газовой фазы (CVD) цезиевой вольфрамовой бронзы
3.4 Золь-гель метод цезиевой вольфрамовой бронзы
3.5 Зеленый синтез и управление наночастицами цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 4: Технология характеризации цезиевой вольфрамовой бронзы
4.1 Рентгеновская дифракция (XRD) и кристаллический анализ цезиевой вольфрамовой бронзы
4.2 Сканирующая электронная микроскопия (SEM) и просвечивающая электронная микроскопия (TEM) цезиевой вольфрамовой бронзы
4.3 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) и химическое состояние цезиевой вольфрамовой бронзы
4.4 УФ-видимая-ближняя ИК-спектроскопия цезиевой вольфрамовой бронзы
4.5 Электрические и термические методы испытаний цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 5: Оптические и термические применения цезиевой вольфрамовой бронзы
5.1 Интеллектуальная оконная пленка и энергосберегающее стекло из цезиевой вольфрамовой бронзы
5.2 Покрытие для защиты от ближнего инфракрасного излучения из цезиевой вольфрамовой бронзы
5.3 Преобразование света в тепло и использование солнечной энергии из цезиевой вольфрамовой бронзы
5.4 Оптические датчики и детекторы из цезиевой вольфрамовой бронзы
5.5 Материалы для терморегулирования из цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 6: Энергетическое и экологическое применение цезиевой вольфрамовой бронзы
6.1 Литий-ионные аккумуляторы и суперконденсаторы из цезиевой вольфрамовой бронзы
6.2 Фотокатализ и разложение воды из цезиевой вольфрамовой бронзы
6.3 Очистка воздуха и адсорбция загрязняющих веществ из цезиевой вольфрамовой бронзы
6.4 Электродные материалы для топливных элементов из цезиевой вольфрамовой бронзы
6.5 Хранение водорода и энергии из цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 7: Промышленное производство цезиевой вольфрамовой бронзы
7.1 Производственный процесс и оборудование для цезиевой вольфрамовой бронзы
7.2 Цепочка поставок сырья и анализ затрат на цезиевую вольфрамовую бронзу
7.3 Технология крупномасштабного производства цезиевой вольфрамовой бронзы
7.4 Контроль качества и испытания цезиевой вольфрамовой бронзы
7.5 Рыночные примеры применения цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 8: Стандарты и правила для цезиевой вольфрамовой бронзы
8.1 Международные и национальные стандарты для цезиевой вольфрамовой бронзы (ISO, GB/T)
8.2 Экологические и нормативные требования к безопасности для цезиевой вольфрамовой бронзы (REACH, RoHS)
8.3 Оценка риска наноматериалов для цезиевой вольфрамовой бронзы
8.4 Требования по охране труда и технике безопасности для цезиевой вольфрамовой бронзы
8.5 Сертификация и соответствие продукции цезиевой вольфрамовой бронзы
8.6 Паспорт безопасности цезиевой вольфрамовой бронзы CTIA GROUP LTD
Глава 9: Устойчивость и воздействие на окружающую среду цезиевой вольфрамовой бронзы
9.1 Оценка воздействия на окружающую среду процесса производства цезиевой вольфрамовой бронзы
9.2 Зеленая технология производства цезиевой вольфрамовой бронзы
9.3 Переработка отходов и переработка цезиевой вольфрамовой бронзы
9.4 Углеродный след и стратегия сокращения выбросов цезиевой вольфрамовой бронзы
9.5 Политические факторы устойчивого развития цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 10: Будущие исследования и перспективы цезиевой вольфрамовой бронзы
10.1 Исследование новых методов синтеза цезиевой вольфрамовой бронзы
10.2 Потенциал следующего поколения применений цезиевой вольфрамовой бронзы
10.3 Интеграция интеллектуальных и цифровых технологий для цезиевой вольфрамовой бронзы
10.4 Глобальное сотрудничество и технические проблемы для цезиевой вольфрамовой бронзы
10.5 Будущие тенденции развития и предложения для цезиевой вольфрамовой бронзы
Приложение
Приложение 1: Термины и сокращения цезиевой вольфрамовой бронзы
Приложение 2: Ссылки на цезиевую вольфрамовую бронзу
Приложение 3: Технический паспорт цезиевой вольфрамовой бронзы
Глава 1: Введение и история цезиевой вольфрамовой бронзы
Цезий-вольфрамовая бронза (CsxWO3, 0 < x ≤ 1) — это функциональный наноматериал, который имеет большой потенциал в энергосбережении, защите окружающей среды, электронике и энергетике благодаря своему превосходному поглощению в ближнем инфракрасном диапазоне (~70% при 1000 нм), высокой проводимости (~10³ См/см) и химической стабильности. В этой главе дается определение и химический состав цезиевой вольфрамовой бронзы, ее открытие и история разработки, ее положение в материаловедении, глобальный статус исследований и обзор рынка, а также ключевые области применения, предоставляя фон для последующих глав (главы 2–10). Цель этой энциклопедии — систематически объяснять теоретическую основу, технологию приготовления, эксплуатационные характеристики, сценарии применения, индустриализацию, нормативные требования, устойчивость и будущие направления цезиевой вольфрамовой бронзы.
- Цезиевая вольфрамовая бронза
Цезий-вольфрамовая бронза — это оксид на основе вольфрама с химической формулой CsxWO3, где x представляет собой степень легирования цезия (Cs), обычно варьирующуюся от 0 до 1. CsxWO3 принадлежит к семейству вольфрамовых бронз, и его структура состоит из октаэдров WO6, с ионами цезия, вставленными в октаэдрические промежутки, образуя гексагональную или кубическую кристаллическую структуру (глава 2.1). Изменение значения x существенно влияет на характеристики материала. Например, когда x~0,32, Cs0,32WO3 демонстрирует наилучшее поглощение и проводимость в ближнем инфракрасном диапазоне.
- Химический состав :
- Основные элементы : цезий (Cs), вольфрам (W), кислород (O).
- Молярное соотношение : CsxW1O3, x≤1, содержание кислорода фиксировано и равно 3.
- Молекулярный вес : Возьмем в качестве примера Cs0,32WO3, ~287,3 г/моль.
- Требования к чистоте : промышленный класс ≥99,5%, исследовательский класс ≥99,9% (глава 7.4).
- Физические свойства :
- Внешний вид : темно-синий или зеленый нанопорошок , размер частиц ~20–50 нм (глава 3.5).
- Плотность : ~7,2 г/см³.
- Растворимость : Нерастворим в воде, устойчив к воздействию кислот и щелочей (глава 4.3).
Цезий -вольфрамовая бронза определяет ее уникальные оптические и электрические свойства, что делает ее широко используемой в интеллектуальных оконных пленках (глава 5.1), фотокатализе (глава 6.2) и батареях (глава 6.1). По сравнению с другими вольфрамовыми бронзами (такими как NaxWO3 и KxWO3), CsxWO3 демонстрирует более сильные характеристики экранирования в ближнем ИК-диапазоне (~70% против ~50% для NaxWO3) из-за большего ионного радиуса ионов цезия (~1,88 Å).
- Открытие и разработка цезиевой вольфрамовой бронзы
Цезий -вольфрамовая бронза возникла в результате изучения вольфрамовой бронзы в 19 веке. В 1823 году немецкий химик Вёлер впервые синтезировал вольфрамовую бронзу и наблюдал темные соединения, образованные щелочным металлом, легированным WO3. В 1950-х годах японский ученый Кильборг подтвердил гексагональную кристаллическую структуру CsxWO3 с помощью рентгеновской дифракции (XRD), заложив основу для структуры (глава 4, 4.1). В 1970-х годах CsxWO3 использовался в исследованиях дисплеев из-за его электрохромных свойств (изменение пропускания около 60%).
- Ключевые вехи :
- 1980-е годы: американские исследователи открыли свойства поглощения CsxWO3 в ближнем ИК-диапазоне (~1000–2500 нм), что способствовало его исследованию в области оптических покрытий (глава 5.2).
- 1990-е годы : в Японии разработан сольвотермальный метод (глава 3.2), который позволил осуществить крупномасштабный синтез наночастиц CsxWO3 (<50 нм), снизив стоимость до ~1000 долл. США/кг .
- 2000-е годы : китайские исследовательские группы оптимизировали фотокаталитические характеристики CsxWO3 (глава 6.2) с эффективностью производства водорода ~200 мкмоль /( г · ч).
- 2010-е годы : ЕС продвигает применение CsxWO3 в интеллектуальных оконных пленках (глава 5.1) с эффективностью энергосбережения ~50% и ростом рынка до ~50 миллионов долларов США .
- 2020-е годы : Глобальное внимание к зеленому синтезу (глава 3.5), углеродный след снижен до ~0,5 тонн CO2/тонну (глава 9.4) .
В последние годы исследования цезиевой вольфрамовой бронзы переключились с основных характеристик на индустриализацию (глава 7) и устойчивое развитие (глава 9), особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе, где Китай поддерживает энергосберегающее применение CsxWO3 посредством своей политики «двойного углерода» (глава 9 9.5).
1.3 Статус цезиевой вольфрамовой бронзы в материаловедении
Цезиевая вольфрамовая бронза занимает важное место в материаловедении, поскольку она сочетает в себе свойства наноматериалов, полупроводников и оптических материалов, заполняя пробелы в традиционных материалах в области регулирования ближнего ИК-диапазона и преобразования энергии.
- Научная ценность :
- Наносвойства : наночастицы CsxWO3 (~20 нм) имеют высокую удельную площадь поверхности (~80 м²/г, Глава 4.2), что повышает каталитическую эффективность (Глава 6.2).
- Свойства полупроводника : ширина запрещенной зоны ~2,5–3,0 эВ (глава 2.2), поддержка фотоэлектрического преобразования (глава 5.3).
- Эффект плазмона : локализованный поверхностный плазмонный резонанс (LSPR) усиливает поглощение ближнего ИК-излучения (~70%), что лучше, чем у традиционного ITO (~40%, Глава 5.2).
- Сравнение с другими материалами :
- По сравнению с ITO : CsxWO3 имеет преимущества в экранировании ближнего ИК-излучения (~70% против ~40%) и стоимости (~500 долл. США/кг против ~1000 долл. США/кг).
- По сравнению с VO2 : термическая стабильность CsxWO3 (>500°C против фазового перехода ~68°C) больше подходит для высокотемпературных сред (глава 5, 5.5).
- По сравнению с графеном: CsxWO3 более специфичен в поглощении ближнего ИК-диапазона, но имеет немного более низкую проводимость (~10³ против ~10 ⁶ См/см, Глава 2, 2.3).
- Междисциплинарное воздействие :
- Содействовать развитию фотоники (глава 5.4), накопления энергии (глава 6.1) и науки об окружающей среде (глава 6.3).
- Он обеспечивает исследовательскую парадигму для функциональных наноматериалов (таких как MXenes и MoS2) (глава 10, 10.2).
Цезий -вольфрамовая бронза вывела ее на передовые позиции в материаловедении, особенно в областях энергосбережения и защиты окружающей среды (глава 9.1).
1.4 Глобальный статус исследований и обзор рынка цезиевой вольфрамовой бронзы
Глобальные исследования и рынок цезиевой вольфрамовой бронзы демонстрируют быстрый рост к 2025 году, особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе, Европе и Северной Америке.
- Статус исследования :
- Китай : Университет Цинхуа и другие учреждения сосредоточены на зеленом синтезе (глава 3, 3.5) и фотокатализе (глава 6, 6.2), в среднем подавая около 150 патентных заявок в год.
- Япония : Токийский университет оптимизировал тонкую пленку CsxWO3 (глава 5.1) со степенью экранирования ближнего ИК-излучения ~80%.
- ЕС : Институт Фраунгофера в Германии разработал аккумуляторные материалы CsxWO3 (глава 6.1) со сроком службы более 1000 циклов.
- США : Массачусетский технологический институт изучает квантовые эффекты CsxWO3 (глава 2.5), увеличивая проводимость примерно на 20%.
- Обзор рынка :
- Размер : Ожидается, что мировой рынок достигнет 120 миллионов долларов США в 2025 году и увеличится до 250 миллионов долларов США в 2030 году (средний годовой рост составит ~15%).
- Основные регионы : Азиатско-Тихоокеанский регион ~50% (Китай ~30%), Европа ~30%, Северная Америка ~15%.
- Цена : нанокласс CsxWO3 ~ 500 долл. США/кг, тонкопленочный класс ~ 1000 долл. США/кг (глава 7.2).
- Движущие факторы : спрос на энергосбережение (умная оконная пленка, Глава 5, 5.1), новая энергия (аккумуляторы, Глава 6, 6.1) и политика защиты окружающей среды (Глава 9, 9.5).
- испытание :
- Высокая стоимость синтеза (~500 долл. США/кг против ITO ~100 долл. США/кг).
- Необходимо оценить токсичность наночастиц (глава 8, 8.3).
- Согласованность крупномасштабного производства низкая (глава 7.3, ошибка ~10%).
Глобальные исследования смещаются в сторону недорогого синтеза (глава 3.5) и интеллектуального применения (глава 10.3) для удовлетворения рыночного спроса.
1.5 Основные области применения цезиевой вольфрамовой бронзы
Цезиевая вольфрамовая бронза широко используется в следующих областях благодаря своей универсальности (подробнее см. Главы 5–6).
- Оптика и теплотехника (глава 5) :
- Умная оконная пленка : покрытие CsxWO3 снижает потребление энергии зданием примерно на 50% (глава 5.1).
- Фототермическое преобразование : эффективность поглощения солнечной энергии ~60% (глава 5.3).
- Экранирование в ближнем ИК-диапазоне : покрытие автомобильных стекол, степень экранирования ~70% (глава 5.2).
- Энергия (Глава 6) :
- Аккумулятор : электрод CsxWO3, плотность энергии ~200 Вт·ч /кг (глава 6, 6.1).
- Фотокатализ : эффективность производства водорода ~200 мкмоль /( г·ч ) (глава 6, 6.2).
- Хранение водорода : Емкость хранения водорода ~1,5 мас. % (глава 6, 6.5).
- Окружающая среда (Глава 6) :
- Очистка воздуха : адсорбция ЛОС, эффективность ~90% (глава 6, 6.3).
- Очистка воды : фотокаталитическая деградация красителей, эффективность ~85% (глава 6, 6.2).
- Электроника (Глава 5) :
- Датчик : тонкая пленка CsxWO3, чувствительность ~10 ppm (NO2, Глава 5.4).
- Дисплей : электрохромный, время отклика <1 с (глава 5.4).
- Кейс : В 2024 году компания CTIA GROUP LTD разработала интеллектуальную оконную пленку CsxWO3, которая была применена в экологичном здании в Шанхае, что позволило сэкономить около 40% энергии и имело рыночную стоимость около 10 миллионов долларов США (глава 7.5).
Эти области применения демонстрируют стратегическую ценность цезиевой вольфрамовой бронзы в энергосбережении, защите окружающей среды и новой энергетике и будут и далее расширяться в интеллектуальном и зеленом производстве в будущем (глава 10, 10.1–10.5).
READ MORE: Энциклопедия цезиевой вольфрамовой бронзы
Customized R&D and Production of Tungsten, Molybdenum Products
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD have been working in the tungsten industry for nearly 30 years, specializing in flexible customization of tungsten and molybdenum products worldwide, which are tungsten and molybdenum design, R&D, production, and overall solution integrators with high visibility and credibility worldwide.
Chinatungsten Online and CTIA GROUP LTD provide products mainly including: tungsten oxide products, such as tungstates such as APT/WO3; tungsten powder and tungsten carbide powder; tungsten metal products such as tungsten wire, tungsten ball, tungsten bar, tungsten electrode, etc.; high-density alloy products, such as dart rods, fishing sinkers, automotive tungsten crankshaft counterweights, mobile phones, clocks and watches, tungsten alloy shielding materials for radioactive medical equipment, etc.; tungsten silver and tungsten copper products for electronic appliances. Cemented carbide products include cutting tools such as cutting, grinding, milling, drilling, planing, wear-resistant parts, nozzles, spheres, anti-skid spikes, molds, structural parts, seals, bearings, high-pressure and high-temperature resistant cavities, top hammers, and other standard and customized high-hardness, high-strength, strong acid and alkali resistant high-performance products. Molybdenum products include molybdenum oxide, molybdenum powder, molybdenum and alloy sintering materials, molybdenum crucibles, molybdenum boats, TZM, TZC, molybdenum wires, molybdenum heating belts, molybdenum spouts, molybdenum copper, molybdenum tungsten alloys, molybdenum sputtering targets, sapphire single crystal furnace components, etc.
For more information about tungsten chemical products please visit the website: tungsten-powder.com
If you are interested in related products, please contact us:
Email: sales@chinatungsten.com
Tel: +86 592 5129696 / 86 592 5129595
