三氧化钨晶体结构

黄色氧化钨（YTO），是钨的一种氧化物，外观呈黄色粉末状，化学式为WO₃，是我国钨冶炼历史中重要的化工原料，三氧化钨的晶体结构应为畸变的钙钦矿结构，即在形式中钙钦矿结构中出现阳离子的缺位。氧原子构成正八面体，一个钨原子位于这个正八面体的中央。

三氧化钨的晶体结构比较复杂，一个非常显著的特点是常常存在不同程度的畸变和氧缺位。人们通常用WO₃-y作为存在不同程度氧缺位的三氧化钨晶体分子式。随着氧空位数量的增加，它们在晶体内的分布也变得有序起来，形成所谓的切变面。

有国外学者利用中子粉末衍射技术，对WO₃的三斜晶体结构进行了详细的测量，除了在的投影不同外，WO₃的单斜和三斜晶相是相同的。在这两种晶相中，所有的钨原子都以相同的方式从其在八面体中信的位置向八面体的一个边位移。于是，每个钨原子都有两个短的，两个中等的和两个长的氧键。而钨一氧键的平均长度对两种晶相来说基本上是相同的。

另一方面，在一40℃一740℃的温区间三氧化钨至少有5次结构相变，随温度的升高对应的晶体结构分别为低温下出现:低温单斜(β-W0₃)三斜(α-W0₃)室温单斜(y-W0₃)正交相(β-W0₃)和四方相(α-W0₃)，同时也存在六方相的三氧化钨晶相。这些不同的结构相变不是钨原子和氧原子的重组，而是在原有理想晶体结构上由钨原子发生畸变和扭曲所致，这些从低温到高温的相变表明三氧化钨在高温下形成的稳定相在低温下也可以稳定地存在.

近年来人们发现一些简单的机械处理，如将粉末置于玛瑙研钵中研磨，在研磨时间较短约数分钟，研磨力度不大人工研磨的情况下，竟然可以导致出现相变分析表明，WO₃未研磨前的粉末主要是单斜晶相，研磨后的粉末则主要是三斜晶相了。而且，由这种简单机械处理所产生的相变是稳定的，但是可以通过高温退火温度至少高于的方法使之逆变。随机械研磨强度和时间的增加，粉末的颜色由黄色变为绿色，研磨时间很长时颜色成为蓝色。同时，晶粒尺寸变小，部分样品在室温下出现了单斜晶相。这些研究结果进一步说明了结构相变的复杂性和敏感性，外界因素在材料中产生的小机械应变也能够影响其结构变化。

因此，通过对三氧化钨的晶体结构研究可以发现，三氧化钨的相变并不仅仅依赖于温度，而且也依赖于诸如晶粒尺寸等其他因素。这使得三氧化钨在光电致变、光催化及气敏材料领域大有可为。

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