鎢氧化物的晶體結構

三氧化鎢（WO₃）是目前被最廣泛使用的鎢氧化物，完美的WO₃是一種ReO₃類型的立方體晶體結構材料，其中八面體的WO₆通過分角而相互連接。在WO₆八面體中，W原子位於中心，其餘六個O原子形成八面體框架。隨著溫度和壓力的變化，WO₆八面體會以一定的角度傾斜和旋轉，導致形成幾種不同的相：四邊形相、正方體相、單斜體相、三斜體相和立方體相。

在WO₃內部，八面體之間有一些位點和隧道，因此小直徑的原子，如H⁺、Li⁺和K⁺可以轉移到WO₃中並被儲存。還有另一種WO₃的相，即六方相，可以從水合鎢氧化物的水合過程中得到。在WO₆八面體堆積後，沿著c軸形成了三棱柱和六棱柱隧道。這些隧道有利於離子和電子的快速轉移，所以六方鎢氧化物的電化學活性要比其他相的WO₃好。最常見的三氧化鎢相是單斜相（m-WO₃），六方相（h-WO₃）。

在天然存在的WO₃中，缺氧是非常常見的，導致存在亞化學計量的鎢氧化物，WO_3-x（0 < x < 1），其中W的價位可能是+3、+4或+5。其中，W₁₈O₄₉、W₂₀O₅₈和W₂₄O₆₈是最常見的，它們內部的缺氧可以促進其導電性。這一特性使WO₃成為n型半導體，其導電性可以通過控制其中的O空位量來調整。

由液體相關方法製成的鎢氧化物通常是熱處理前的水合鎢氧化物，即WO₃-xH₂O，主要包括WO₃-0.33H₂O、WO₃-0.5H₂O、WO₃-H₂O和WO₃-2H₂O。WO₃-xH₂O的結構主要由x的值決定。例如，WO₃-H₂O的結構是H₂O位於WO₆八面體的層間空隙中，而WO₃-2H₂O的晶體結構是除了WO₃-H₂O中的同類H₂O分子外，另一類H₂O分子直接與八面體底部或頂部的鎢原子連接。這種結構有利於離子和電子，特別是質子通過它們內部的氫鍵網路輕鬆地傳輸。通常情況下，水合氧化鎢比純氧化鎢有更好的導電性，轉化為增強的電化學性能。

參考文獻：Han W, Shi Q, Hu R. Advances in electrochemical energy devices constructed with tungsten oxide-based nanomaterials[J].《納米材料》, 2021, 11(3): 692.

• < 前一頁
• 下一個 >