电解法制备三氧化钨 2/2

采用直流磁控溅射法在ITO导电玻璃上沉积三氧化钨薄膜,氧分压、溅射功率、温度对单层结构三氧化钨薄膜形貌组成和电致变色性能的影响。为了优化薄膜的电致变色性能,根据单层膜研究结果,在单层薄膜的基础上制备了双层结构的三氧化钨薄膜,研究了薄膜形貌组成对薄膜电致变色性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光分光光度计、电化学工作站多种测试手段,对薄膜的组成、形貌、光谱和电化学性质等进行了分析。研究结果表明,不同溅射条件下制备的三氧化钨薄膜均为非化学计量比(O/W<3)。氧分压越高,制备的三氧化钨薄膜中O/W越大。氧分压为85%时,制备的三氧化钨薄膜具有较优的电致变色性能。

对溅射功率的研究结果表明,在50W~100W的范围内,溅射功率越大,薄膜的致密度和粗糙度增加。适当提高溅射功率可以改善薄膜的电致变色性能。室温条件下,氧分压85%、功率100W和120W时制备的非晶三氧化钨薄膜微观形貌具有明显差异,且都具有较好的电致变色性能。着色前后三氧化钨薄膜的最大透过率变化分别为74%和86%,着色/褪色响应时间分别为9.6s/2.9s和9.3s/3.9s,着色效率分别为45.07cm2•C-1和43.11cm2•C-1。制备的单层纳米结构三氧化钨薄膜透过率调制能力和着色效率均达到较高水平,满足自适应伪装要求。
 磁控溅射靶材表面的磁场及电子的运动轨迹
磁控溅射靶材表面的磁场及电子的运动轨迹

在350℃下溅射制备的三氧化钨薄膜为单斜晶态,提高溅射温度会降低薄膜中的O/W。循环200次后,晶态三氧化钨薄膜的稳定性可达到99%。在单层结构薄膜研究的基础上制备了三种不同结构和组成的双层结构三氧化钨薄膜,测试结果表明:薄膜的形貌和组成会直接影响薄膜的电致变色性能。在制备的双层样品中,上层疏松下层致密的双层结构电致变色薄膜电致变色性能最好。疏松结构有利于离子的扩散,提高薄膜的响应时间,致密结构可提高薄膜的离子存储能力。该种双层结构三氧化钨薄膜的循环稳定性、透过率变化、着色效率、着色/褪色响应时间分别为84%、74%、19.86cm2•C-1和64.6s/99.7s。

微信:
微博:

 

WO3浓度和搅拌速度对制取仲钨酸铵的影响

试验在10L反应锅中进行,采用夹套蒸汽加热,电接点温度计控制温度,转速调节器控制搅拌速度,每次试液体积为8L,试液经结晶过滤后,所得APT晶体在100℃下烘干,其松装密度用常规法测定,平均粒度用费氏粒度仪测定,粒度分布用筛分法测定,结晶形貌用显微镜观察。
 
钨酸铵溶液中WO3浓度的影响
由图l可以看出,APT的松装密度随着溶液中WO3浓度的降低而增大,当WO3浓度降低到一定程度时,APT的松装密度变化不明显。这说明当溶液中WO3浓度较高时,过饱和度太。晶核形成速度快,结晶颗粒不易长大。当溶液中WO3浓度较低时,蒸发过程中溶液的过饱和度变化不明显,其过饱和度小因而有利于晶核长大。但当溶液中WO3浓度太低时,过饱和度太小,晶核与溶质分子的接触机会少,影响晶粒的长大。
 
搅拌速度的影响
试验结果见图2所示。搅拌影响晶核形成速度的情况是复杂的,一方面,搅拌速度的加快,使新形成的晶体被搅碎而形成许多晶核,产品粒度变细,另一方面,在一定搅拌速度范围内,提高搅拌速度能增加固体与液体间的相对速度,从而增加晶核长大的速度。要制取粗颗粒APT,最佳转速是使生成的APT不至于沉淀,使形成的APT颗粒能充分与溶质接触。试验还发现,用不同的搅拌桨搅拌,由于搅拌强度不同,其效果也不一样。搅拌对制取不同颗粒度APT的影响很大,用气体搅拌制取的APT更为规则。对不同的生产条件,一般需通过实践来确定合适的搅拌形式和速度。
影响因素
微信:
微博:

电解法制备三氧化钨 1/2

本文采用反应磁控溅射法和溶胶凝胶法中的钨粉过氧化聚钨酸法制备三氧化钨薄膜材料。钨酸过氧化聚钨酸法和反应磁控溅射法制备三氧化钨薄膜所需的主要试剂、主要仪器、准备工作、试验步骤,并列出了两种方法的试验流程图,同时还列出了正交试验因素水平表和正交试验设计表。本文分别用原子力显微镜、双束紫外可见分光光度计、X-衍射仪等表征了用以上两种方法制备的三氧化钨薄膜。

原子力显微镜测试结果表明:反应磁控溅射法制备的三氧化钨薄膜样品表面比溶胶凝胶法制备的样品表面更均匀致密,且前者制备的样品分子趋于平面结构,而后者制备的样品分子趋于四面体结构。透光率测试结果表明:两种方法得到的样品的透光率比较接近,但是磁控溅射法样品对不同波长的吸收差异大于溶胶凝胶法样品;在200℃下退火处理后样品的透射光谱几乎没有变化,但在300℃以上退火处理后样品的透光率明显下降,且退火温度越高透光率下降的越多。
 三氧化钨电解 磁控
溶胶凝胶法样品200℃退火处理后的微观结构图

X-衍射结果表明:样品在350℃下退火处理后得到的谱图中没有明显尖锐衍射峰,说明都是非晶态;样品在350~400℃温度范围内退火后得到的谱图中尖锐晶体衍射峰强度越来越大,说明逐渐转变为晶态;样品在450~500℃范围内退火处理后晶体衍射峰在强度增大的同时,数量也在增多,因为该温度处理下样品逐渐由一种晶系转变为两种晶系共存。这两种方法制备的三氧化钨薄膜都均匀致密,透光性能好,为制备掺杂三氧化钨气敏材料打下了坚实的基础。

微信:
微博:

 

仲钨酸铵结晶母液的回收利用 3/3

方法三:M115-a选择性沉淀法
M115-a是近些年刚开发的一种新型试剂,因其在解决钨钼分离这一长期困扰钨工业难题上发挥了显著的作用,一投入使用,立即备受推崇。M115-a在处理钨酸钠、钨酸铵溶液同时,也能有效地处理APT结晶母液。其基本原理是利用含钨的离子和含钼的离子在结构和离子半径上的差异,加入极性化合物M115-a,M115-a优先与含钼离子和一些其他杂质离子形成难溶化合物沉淀,实现相互分离。
 
假设母液中Mo的质量浓度为0.1~0.5g/L,WO3质量浓度为15~18g/L,加沉淀剂M115-a后,由于钼离子沉淀下来,母液Mo含量将降至0.005g/L以下,而有价物质WO3和NH4Cl则保留在母液中,留作后续工艺流程使用。

M115-a沉淀法的巨大优势在于:能深度除杂,返回主流程的母液质量好,与传统的沉白钨工艺相比,WO3的回收率可提高10%左右,NH4Cl的利用率由0提高至70%~80%,且消除了全部废水。处理后的母液可直接返回生产工艺主流程,实现钨的回收。同时有效利用NH4Cl这一有价物质,提高经济效益。并且M115-a沉淀法处理母液具有流程和设备简单、成本低、易于掌握的特点,对经典工艺和交换工艺均适用,是一种具有广阔发展前景的方法。

仲钨酸铵结晶母液的回收利用 2/3,请见
http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/81695-ti-10585
 
 
微信:
微博:

 

仲钨酸铵结晶母液的回收利用 2/3

APT母液回收利用方法二:余碱分解法 
文献《石灰直接沉淀法回收仲钨酸铵结晶母液中WO3方法的研究与工业实践》中指出,结晶中的WO3主要以正钨酸盐或仲钨酸盐形态存在,并存有少量的杂多酸盐和较高的Mo及其他杂质元素。余碱分解法利用粗钨酸钠溶液中的余碱(含碱大约为30~40g/L)与母液中的钨、钼酸铵反应,方程式如下:

2NaOH+(NH4)2WO4→Na2WO4+2NH4OH

2NaOH+(NH4)2MoO4→Na2MoO4+2NH4OH

反应后得到的溶液按理论量的5倍加入Na2S,在酸性(pH=2.5~3.0)环境下沉淀,Mo以MoS3形式沉淀,将沉淀过滤后,溶液返回主流程与粗钨酸钠溶液合并净化除杂,留待后续工序使用,主要工艺流程见图:
 
余碱分解法处理后的母液与粗钨酸钠液合并后,净化除杂效果十分明显,并且对工艺生产主流程不产生任何不良影响,整个工艺所生产的APT能达到高纯品的需求。余碱分解法直接回收结晶母液中的WO3,金属实收率可提高0.52%,且利用余碱除Mo酸化后液可替代部份盐酸,APT的碱耗、酸耗分别下降8%和7%,特别适用于经典工艺,是碱法生产APT处理母液行之有效的方法。

仲钨酸铵结晶母液的回收利用 1/3,请见
http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/81691-ti-10583

 
微信:
微博:
 

微信公众号

 

钨钼视频

2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

钨钼音频

龙年首周钨价开门红。