プルシアンブルー担持酸化タングステンのアセトアルデヒド分解反応における光触媒性能
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- カテゴリ: タングステン知識
- 2015年6月16日（火曜）16:22に公開
乾式混練することにより酸化タングステン（WO3）上へプルシアンブルー（PB）を担持し、新しい可視光応答型光触媒（PB–WO3）を作製した。
PBを担持することでWO3の光触媒活性が向上し、可視光照射下でアセトアルデヒドが完全分解できた。既知の酸化銅担持酸化タングステン（CuO–WO3）とPB–WO3の光触媒性能を比較するため、アセトアルデヒド分解反応時に発生する二酸化炭素の生成反応速度定数を調べた。結果に、PB–WO3を用いた場合の速度定数は2.1×10−2 min−1であり、CuO–WO3を用いた場合の約2倍の値であった。
光触媒性能向上の要因を探るために、アセトアルデヒド分解反応直後のPB–WO3を調べた後、PBが励起電子により還元されたことによる退色が観察された。WO3表面に担持したPBが還元されることにより、WO3内での励起電子と正孔の再結合が防止され、正孔での酸化反応が効率良く進行したと考えられる。また、アセトアルデヒド分解反応を繰り返して光触媒性能を評価した結果、PB–WO3がCuO–WO3よりも性能の低下が少なく、優れた光触媒耐久性を有することが分かった。
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二酸化タングステンの意味・用法
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- 2015年6月16日（火曜）15:55に公開
二酸化タングステンとは、電池の電極及び活物質や二次電池（その他の蓄電池）などの分野において活用される。
活物質に二酸化タングステンを用いた非水電解質二次電池において、充放電によって二酸化タングステンを用いた負極や正極における導電性等が低下するのを防止し、優れた充放電サイクル特性が得られるようにする。
装置は、任意の適切なエレクトロクロミック材料、例えばエレクトロクロミックポリマー（例えばポリアニリン）、ビオロゲン、ポリオキソタングステン酸塩、酸化タングステン、酸化ニッケル、または二酸化タングステンを含むことができる。
形成される金属酸化物の例には、これらに限定されないが、三酸化金、酸化銀、酸化銅、酸化ベリリウム、酸化第一コバルト、酸化第二コバルト、四酸化三コバルト（ｃｏｂａｌｔｏｃｏｂａｌｔｉｃ ｏｘｉｄｅ）、二酸化チタン、二酸化モリブデン、三二酸化モリブデン、三酸化モリブデン、二酸化イリジウム、一酸化ロジウム、二酸化ロジウム、三二酸化ロジウム、二酸化ルテニウム、 二酸化タングステン 、三酸化タングステン及び五酸化タングステンが含まれる。
酸化タングステンには、ＷＯ３（三酸化タングステン）、ＷＯ２（ 二酸化タングステン ）、ＷＯ、Ｗ２Ｏ３、Ｗ４Ｏ５、Ｗ４Ｏ１１等の種類がある。
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タングステン生産過程の各酸化物
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- 2015年6月16日（火曜）14:59に公開
タングステンの生産過程は高純度に精製された原料粉末、パラタングステン酸アンモニウム（APT）といわれるものから始まります。
まず、APTは加熱分解されて青色粉末のBO（ブルーオキサイド）になります。BOはアルミニウム・カリウム・シリコンの溶液調合したものをドーピング（添付）し、さらに高圧力による成型、通電による特殊焼結を経て、緻密なタングステンインゴットになります。このタングステンインゴットが、タングステンの線や棒製品になっていくのです。この過程での、粉末調合調整技術・特殊焼結技術が不可欠です。
白いパウダー状のAPT APTを加熱分解した青色粉末のBO 数々の精製過程を経て得られる
（パラタングステン酸アンモニウム） （ブルーオキサイド） 黒色粉末のW（タングステン）
プロジェクターのランプなどに利用される99.999%という高純度のタングステン粉も製造しています。また、APTを加熱分解した黄色粉末のWO3（三酸化タングステン）も製造しており、これは光学ガラスや触媒、試薬、セラミック製造用原料などに利用されます。
鮮やかな黄色の粉末のWO3（三酸化タングステン）
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WO3（酸化タングステン）の特性
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- 2015年6月16日（火曜）15:24に公開
WO3（酸化タングステン）は可視分野に透過波長領域を持つ高屈折率材料の一つです。他の高屈折率材料に比べ、低温での蒸着が可能なため、電子ビームから基板への輻射熱の影響が少なく、熱に比較的弱い基板に対しても良好な膜が得られることが知られています。
WO3（酸化タングステン）は、光学薄膜用途のほか、エレクトロクロミック用途の機能膜としても使われます。スマートウィンドウ用途としてI.T.O等透明導電膜とWO3を組み合わせた膜構成が知られています。
なお、酸化タングステンは結合する酸素の量により色が大きく変わります。三酸化タングステンは蛍光色に近い黄色です。
| 屈折率 | 2.2(550nm近辺) ※３ |
|---|---|
| 使用波長域 | 0.4μm- ※３ |
| 蒸発方法 | EB（電子ビーム）、RH（抵抗加熱） |
| 蒸発源材料 | W,Pt,Mo |
| 蒸発タイプ | - |
| 膜質 | - |
| 応力 | - |
| 主な用途 | 電気変色膜、EC素子、エレクトロクロミック用途 |
| 理論密度 | 7.15g/cm3 |
|---|---|
| 融点 | 1473℃ |
| 沸点 | 1840℃ |
| 性質 |
水溶性：不溶 耐薬品性(酸、アルカリ)：アルカリ水溶液に可溶 |
| 結晶構造 |
単斜 ゆがんだReO3型 ※２ 斜方晶系 ※１ |
| 抵抗率ρ/10^-8Ωm | - |
| 誘電率、比誘電率εγ | - |
| 熱膨張係数 | - |
| 熱伝導率（cal/cm/sec/℃） | - |
| 比熱(cal/℃/mole) | - |
| 外観 | 黄色 |
| CAS-NO | 1314-35-8 |
| 輸送情報 |
輸出貿易管理令（リスト規制非該当） |
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タングステンの酸化物
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- 2015年6月16日（火曜）14:00に公開
タングステンの酸化物は二酸化物(WO2)と三酸化物(WO3)があり、これらが化合してできるものはMoの青色酸化物の類似体らしい。前者は、後者を水素気流中で、ぼんやりと赤熱すれば得られる。この方法を採用すれば、温度が高くなり過ぎないように注意しなければ、金属タングステンが得られる結果が出る。しかし、温度が十分に高くなければ、青色酸化物が得られる。別の方法もあり、塩酸と混ぜたWO3をZnで還元しても得られる。
WO2は茶色の粉末として得られるが、結晶化したWO3を使用して作ったものは赤銅色になる。
とても低融点ので空気に触れさせる前に、水素気流中で放冷などをする必要がある。濃塩酸や濃硫酸にはわずかに溶けて、紫色の溶液を生じる。酸化剤で容易に三酸化物にできる。また水酸化カリウム水溶液には溶けて、水素を生じ、タングステン酸カリウムになる。
「WO2 + 2KOH = K2WO4 + H2」
WO3は他のタングステン鉱物と一緒に産出することがある。で、鉱物から取り出す場合は、まず塩酸の中に長くつけておき、その間は頻繁に振る。また塩酸を加え、(酸化の終わりには)少量の硝酸を加える。Mn,Feが溶液に溶け出せば、茶色の粉末が黄色に変わる。
タングステンの何かと石英は残るので、これをよく洗い、アンモニア水溶液中に入れて振り混ぜる。前者は、タングステン酸として溶ける。この溶液から結晶化させて、その結晶を空気中で熱して、三酸化タングステンにする。
タングステンの鉱物を、重量で二倍の塩化カルシウムと、一時間ほど融解し、タングステン酸カルシウムになる。その後濾過すると、CaWO4は残るので、これを硝酸とともに加熱する。そうすれば、分解して、WO3が黄色の沈殿として得られる。
WO3は、光沢のあるカナリヤのような黄色の粉末で、熱すると暗橙色に変化するが、冷却すると元の色に戻る。ごく微量のNa塩が混ざっていると、ほのかに緑色を帯びる。これは酸化剤では取り除けないらしい。また他にも、光への暴露で緑色を帯びることもある。
ングステン酸塩と炭酸ナトリウムを塩化水素気流中で熱して結晶化したWO3を作ったと。
これは薄緑色をした長方形の角柱として得られ、白熱により昇華する。
水素気流中で250℃にWO3を熱すると、青色酸化物『2WO3+WO2』に変わる。温度を上げれば鈍い赤茶色のWO2に、さらに高い温度では金属タングステンになれる。
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