三氧化鎢晶體結構

黃色氧化鎢（YTO），是鎢的一種氧化物，外觀呈黃色粉末狀，化學式為WO₃，是我國鎢冶煉歷史中重要的化工原料，三氧化鎢的晶體結構應為畸變的鈣欽礦結構，即在形式中鈣欽礦結構中出現陽離子的缺位。氧原子構成正八面體，一個鎢原子位於這個正八面體的中央。

三氧化鎢的晶體結構比較複雜，一個非常顯著的特點是常常存在不同程度的畸變和氧缺位。人們通常用WO₃-y作為存在不同程度氧缺位元的三氧化鎢晶體分子式。隨著氧空位數量的增加，它們在晶體內的分佈也變得有序起來，形成所謂的切變面。

有國外學者利用中子粉末衍射技術，對WO₃的三斜晶體結構進行了詳細的測量，除了在的投影不同外，WO₃的單斜和三斜晶相是相同的。在這兩種晶相中，所有的鎢原子都以相同的方式從其在八面體中信的位置向八面體的一個邊位移。於是，每個鎢原子都有兩個短的，兩個中等的和兩個長的氧鍵。而鎢一氧鍵的平均長度對兩種晶相來說基本上是相同的。

另一方面，在一40℃一740℃的溫區間三氧化鎢至少有5次結構相變，隨溫度的升高對應的晶體結構分別為低溫下出現:低溫單斜(β-W0₃)三斜(α-W0₃)室溫單斜(y-W0₃)正交相(β-W0₃)和四方相(α-W0₃)，同時也存在六方相的三氧化鎢晶相。這些不同的結構相變不是鎢原子和氧原子的重組，而是在原有理想晶體結構上由鎢原子發生畸變和扭曲所致，這些從低溫到高溫的相變表明三氧化鎢在高溫下形成的穩定相在低溫下也可以穩定地存在.

近年來人們發現一些簡單的機械處理，如將粉末置於瑪瑙研缽中研磨，在研磨時間較短約數分鐘，研磨力度不大人工研磨的情況下，竟然可以導致出現相變分析表明，WO₃未研磨前的粉末主要是單斜晶相，研磨後的粉末則主要是三斜晶相了。而且，由這種簡單機械處理所產生的相變是穩定的，但是可以通過高溫退火溫度至少高於的方法使之逆變。隨機械研磨強度和時間的增加，粉末的顏色由黃色變為綠色，研磨時間很長時顏色成為藍色。同時，晶粒尺寸變小，部分樣品在室溫下出現了單斜晶相。這些研究結果進一步說明了結構相變的複雜性和敏感性，外界因素在材料中產生的小機械應變也能夠影響其結構變化。

因此，通過對三氧化鎢的晶體結構研究可以發現，三氧化鎢的相變並不僅僅依賴於溫度，而且也依賴于諸如晶粒尺寸等其他因素。這使得三氧化鎢在光電致變、光催化及氣敏材料領域大有可為。

• < 上页
• 下页 >