prefacio
Descripción general de la investigación y aplicación del óxido de tungsteno amarillo
Como equipo profesional de CTIA GROUP, somos muy conscientes de la posición central del óxido de tungsteno amarillo (trióxido de tungsteno, WO ₃) en la cadena de la industria del tungsteno. Este compuesto amarillo brillante no solo es un importante producto intermedio de la metalurgia del tungsteno, sino también un material estrella para la ciencia de los materiales moderna y las aplicaciones industriales. La estructura monoclínica del óxido de tungsteno amarillo le da propiedades electrónicas únicas y estabilidad química, y su banda prohibida de energía (aproximadamente 2.6-2.8 eV) hace que exhiba un excelente rendimiento en muchos campos como la luz, la electricidad y el calor. Desde la investigación del tungstato en el siglo XIX hasta la revolución actual de la nanotecnología, la aplicación del WO₃ se ha expandido desde la preparación tradicional de polvo de tungsteno hasta la frontera de la alta tecnología.
En China, la investigación y aplicación del óxido de tungsteno amarillo está estrechamente integrada con las ventajas de los recursos de tungsteno y la demanda industrial. Nuestro equipo tiene una amplia experiencia en la optimización de procesos para la descomposición térmica del metatungstato de amonio (AMT) para producir WO₃, por ejemplo, controlando con precisión las condiciones de tostado (500-700 °C) para lograr la producción a gran escala de WO₃ de alta pureza (contenido de WO₃ ≥99,9%). Al mismo tiempo, WO₃ tiene un potencial emocionante en el campo de la fotocatálisis para la descomposición de contaminantes orgánicos y la producción de hidrógeno a partir de la fotólisis del agua (con una eficiencia de más del 90%), proporcionando soluciones para la remediación ambiental y la energía limpia. En cuanto al almacenamiento de energía, comprobamos el excelente rendimiento del electrodo WO₃ en baterías de iones de litio (capacidad 650-750 mAh/g) y la alta capacitancia específica en supercondensadores (300 F/g). Además, las propiedades electrocrómicas de WO₃ están impulsando la industrialización de las ventanas inteligentes, y su uso en sensores de gas (sensibilidad de detección de NO₂ de hasta 10 ppb) y materiales antimicrobianos (tasa de antimicrobianidad del 98%) también abre nuevas vías para la fabricación inteligente.
A nivel mundial, la investigación de WO se centra en el diseño de nanoestructuras y la optimización del rendimiento optoelectrónico, destacando especialmente la experiencia práctica de China en el proceso de producción y el desarrollo de aplicaciones. COMO MIEMBRO DEL GRUPO CTIA, HEMOS VISTO A WO₃ PASAR DEL LABORATORIO AL MERCADO. El propósito de este libro es resumir estos logros técnicos, combinarlos con las tendencias internacionales de vanguardia, proporcionar una referencia sistemática para los colegas de la industria y ayudar al desarrollo inteligente y sostenible de la industria de materiales de tungsteno.
Público objetivo
Al escribir este libro, CTIA GROUP se dirigió claramente a los siguientes lectores, con la esperanza de servir a los profesionales y académicos de la industria del tungsteno y campos relacionados con nuestra perspectiva profesional:
Personal de investigación y desarrollo de materiales de tungsteno
Para los investigadores que se dedican a la estructura cristalina de WO₃, el proceso de producción y la optimización del rendimiento, este libro proporciona una ruta técnica completa desde AMT hasta WO₃ y los últimos datos de investigación para facilitar la investigación básica y aplicada.
Ingeniero Químico y de Materiales
Para los ingenieros en los campos de la metalurgia de tungsteno, las nuevas energías y la fabricación inteligente, este libro detalla los métodos de producción industrial (como el método de tostado, el método hidrotermal) y la optimización de los parámetros del proceso, que tiene una importancia orientativa directa.
Profesores y estudiantes de colegios y universidades
Los estudiantes y los profesores de química, ciencia de los materiales e ingeniería pueden utilizar este libro como un recurso autorizado para aprender sobre las propiedades y aplicaciones de WO₃, y la guía de laboratorio es especialmente adecuada para la enseñanza y la práctica.
Profesionales de la cadena de la industria del tungsteno
Los profesionales de la industria, desde el procesamiento de mineral de tungsteno hasta las aplicaciones posteriores, pueden aprender sobre las últimas aplicaciones de WO₃ (por ejemplo, sensores, baterías) y los estándares chinos (por ejemplo, YS / T 535-2006) para mejorar su tecnología y competitividad en el mercado.
Expertos técnicos interdisciplinarios
Los profesionales interesados en la protección del medio ambiente, los materiales optoelectrónicos o la nanotecnología pueden inspirarse en las versátiles propiedades de WO₃ para impulsar la innovación transfronteriza.
Como profesionales de CTIA GROUP, somos muy conscientes de las complejidades de los materiales de tungsteno, desde la investigación y el desarrollo hasta la industrialización. Este libro no solo condensa nuestro conocimiento y acumulación de tecnología durante más de 30 años, sino que también integra las ideas de la industria mundial del tungsteno, con el objetivo de proporcionar a los lectores conocimientos prácticos y una visión de futuro para lectores de diferentes orígenes, y promover conjuntamente un nuevo capítulo del óxido de tungsteno amarillo en la fabricación inteligente y la tecnología verde.
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Propósito y significado de la escritura
Descripción general de la investigación y aplicación del óxido de tungsteno amarillo
Público objetivo
Gracias
Capítulo 1: Introducción
1.1 Definición e historia del óxido de tungsteno amarillo
1.2 La familia de los compuestos de tungsteno y su importancia
1.3 Relación entre el óxido de tungsteno amarillo y el metatungstato de amonio
1.4 Visión general de la estructura y el contenido del libro
Referencias
Capítulo 2: Propiedades químicas y físicas
2.1 Composición química y fórmula molecular (WO₃)
2.2 Forma física y apariencia (polvo amarillo)
2.3 Solubilidad y estabilidad química
Comportamiento en agua, ácidos, álcalis
Propiedades redox
2.4 Densidad, punto de fusión y punto de ebullición
2.5 Datos termodinámicos (entalpía, entropía, capacidad calorífica específica)
2.6 Comparación del óxido de tungsteno amarillo con otras formas de óxido de tungsteno
Referencias
Capítulo 3: Estructura y Fase Cristalina
3.1 Estructura monoclínica (fase más común)
Parámetros de celosía y grupos de espacios
Características de la difracción de rayos X (DRX)
3.2 Otras fases cristalinas (hexagonal, tetragonal, cúbica)
Condiciones de transición de fase y dependencia de la temperatura
3.3 Estructura del defecto y efecto dopaje
3.4 Propiedades estructurales de WO₃ en el rango nanométrico
El efecto del tamaño de partícula en la fase cristalina
Referencias
Capítulo 4: Proceso de producción
4.1 Materias primas y precursores
Preparación y descomposición de metatungstato de amonio (AMT).
Ácido tungstico (H₂WO₄) y mineral de tungsteno
4.2 Métodos de producción industrial
焙烧法(500-700°C)
Método de reducción de hidrógeno (preparación indirecta de WO₃)
Química húmeda (precipitación y tratamiento térmico)
4.3 Técnicas de síntesis de laboratorio
Método hidrotermal
Método solvotérmico
Síntesis asistida por microondas
4.4 Optimización de parámetros de proceso
Influencia de la temperatura, la atmósfera, el tiempo
Control de pureza y tamaño de partícula
4.5 Producción ecológica y eliminación de residuos
Tecnología de recuperación de nitrógeno amoniacal
Análisis de consumo de energía y emisiones
Referencias
Capítulo 5: Técnicas de análisis y caracterización
5.1 Análisis de la composición química
Valoración (determinación del contenido de WO₃)
Espectroscopía de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente (ICP-AES)
5.2 Caracterización estructural
Difracción de rayos X (XRD)
Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)
Espectroscopía Raman
5.3 Morfología y análisis microscópico
Microscopía electrónica de barrido (SEM)
Microscopía electrónica de transmisión (TEM)
5.4 Pruebas de propiedades físicas
Determinación del área de superficie específica de BET
Análisis termogravimétrico (TG) frente a calorimetría diferencial de barrido (DSC)
5.5 Ensayo de rendimiento electroquímico y fotoeléctrico
Voltamperometría cíclica (CV)
Espectroscopía ultravioleta-visible (UV-VIS)
Referencias
Capítulo 6: Áreas de aplicación
6.1 Catalizadores
Fotocatálisis (producción de hidrógeno y degradación de contaminantes)
Catálisis química (hidrocraqueo, desulfuración)
6.2 Almacenamiento y conversión de energía
Electrodos de batería de iones de litio (capacidad 600-750 mAh/g)
Supercondensadores (capacitancia específica 250-350 F/g)
Catalizadores de pilas de combustible
6.3 Materiales inteligentes
Materiales electrocrómicos (ventanas inteligentes)
Propiedades termocrómicas y fotocromáticas
6.4 Sensores
Sensores de gas (NO₂, CO, H₂S)
Análisis de sensibilidad y selectividad
6.5 Aplicaciones de la nanotecnología
Nanopartículas, nanofibras y películas WO₃
Potencial biomédico (terapia fototérmica, antimicrobiano)
6.6 Otras aplicaciones industriales
Pigmentos y aditivos cerámicos
Polvo de tungsteno y precursor de aleación de tungsteno
Referencias
Capítulo 7: Descomposición y conversión térmica
7.1 Trayectoria de descomposición térmica de AMT a WO₃
Fase de descomposición (deshidratación, desaminación, transición de fase cristalina)
La influencia de la temperatura y la atmósfera
7.2 Mecanismo de transición de fase de WO₃
Transformación monoclínica a hexagonal
Análisis de estabilidad a alta temperatura
7.3 Cinética de descomposición térmica
Energía de activación y velocidad de reacción
Interpretación de datos de análisis térmico
Referencias
Capítulo 8: Seguridad e impacto ambiental
8.1 Toxicidad y riesgos para la salud
Toxicidad aguda versus exposición crónica
Interpretación de la hoja de datos de seguridad (SDS)
8.2 Recomendaciones de manipulación y almacenamiento
Medidas de protección y tratamiento de urgencia
Control de humedad y temperatura
8.3 Evaluación de Impacto Ambiental
Emisiones del proceso de producción
Tratamiento y reciclaje de residuos
8.4 Reglamentos y normas
Norma china YS/T 535-2006
Normas internacionales (por ejemplo, ASTM)
Referencias
Capítulo 9: Avances de la investigación y perspectivas futuras
9.1 Revisión de la investigación histórica
Detección precoz y aplicación industrial
9.2 Puntos críticos de investigación actuales
Síntesis y optimización del rendimiento de nanoWO₃
Nuevas aplicaciones energéticas y medioambientales
9.3 Contribuciones a los estudios chinos
Mejoras en los procesos de AMT a WO₃
Ampliación de las áreas de aplicación
9.4 Tendencias internacionales de la investigación
La frontera de los materiales y catalizadores optoelectrónicos
9.5 Direcciones futuras
Tecnología de síntesis verde
Materiales compuestos multifuncionales
Referencias
Capítulo 10: Estudios de Caso y Guías Experimentales
10.1 Casos de producción industrial
Procesos de producción de WO₃ a gran escala
10.2 Ejemplos de síntesis de laboratorio
Preparación hidrotermal de nanopartículas de WO₃
Experimento de descomposición térmica AMT
10.3 Análisis de datos y discusión de resultados
Parámetros experimentales típicos y resultados de caracterización
10.4 Consideraciones experimentales
Selección de equipos y operación segura
Referencias
apéndice
Apéndice A: Hojas de datos físicos y químicos para WO₃
Parámetros como el peso molecular, la densidad, el punto de fusión, etc
Apéndice B: Procedimientos experimentales para métodos analíticos comunes
Guía de operación de XRD, FTIR, SEM
Apéndice C: Lista de patentes relacionadas con AMT y WO₃
CN102019429A、US10262770B2 etc.
Apéndice D: Normas chinas e internacionales
YS/T 535-2006 《Metatungstato de amonio》
ASTM B922-20 Método de prueba estándar para el área de superficie específica del polvo metálico
ISO 16962:2017 Análisis químico de superficies — Análisis de recubrimientos metálicos a base de zinc y/o aluminio (que implica caracterización de WO₃)
Apéndice E: Normas Nacionales
Japón JIS K 1462:2015 (Método de análisis de compuestos de tungsteno)
DIN 51078:2002 (Pruebas de materias primas cerámicas de óxido)
GOST 25702-83 (Análisis químico de tungstato)
Apéndice F: Glosario (inglés y chino)
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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.
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