三酸化タングステンの化学性質

三酸化タングステンの性質は製造状況(速率と温度)によると違う。低温で取る酸化タングステンは活発で、水に溶けやすい;逆に、高温で取るのは水に溶けられない。
 
他に、パラタングステン酸アンモニウムは熱分解時還元性気分なら、産物はブルータングステンになる。組分不安定で、主に三酸化タングステン、アンモニウム酸及び二酸化タングステンである。
 
還元剤で、例えば錫で、タングステン酸溶液を還元すれば、タングステンブルーが取られる。溶液を全体にブルーを現れる。
 
 
性質:
三酸化タングステンは浅い黄色斜結晶で、加熱時色は浅いから濃くなれる。比重は7.16g/c m3、溶点は1473℃、沸点は1750℃であり、850℃は目覚しく昇華して、溶化時緑になる。
 
また、三酸化タングステンは空気で安定で、水と弗化水素酸以外の無機酸に溶けられないが、アンモニウム水と濃熱水酸化ナトリウム溶液で緩やかに溶けできる。
 
 
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三酸化タングステンの各種用途

三酸化タングステンは日常生活の各種用途に使われる。
 
金属タングステンの原料で、また、硬質合金、バイト、モールド、タングステン線などに使われる。
 
常に、工業X線スクリ—ン蛍光粉と防火面料に使われてタングステン酸を生産される。更に、この豊かな黄色元素で、三酸化タングステンもいつも顔料として、セラミックとペンキの生産に活用される。
 
近年以来、三酸化タングステンは電致変色窓、スマート窓にも使われる。
 
これらの窓は電動スイッチのガラス、透光性能と外加電圧の変化である。お客様は熱と光量の変化によると、彼らの窓色を変化できる。他の用途は高密度惰性金属爆薬に使われる。これらの設備は2008-2009イスラエルとガザの衝突区域で注目的に使用される。
 
 
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酸化タングステンの化学性質と用途

酸化タングステンはタングステン酸塩製品。酸化タングステンは三酸化タングステンと二酸化タングステンを含むけど、実際の工業生産中は二酸化タングステン製品はない。
 
分子式:WO3
分子質量:231.85
融点:1473℃
性質:WO3黄色斜め結晶、加熱時色は濃くなる。密度7.16で、水と酸に融解できない、緩やかに濃いアルカリ融液に融解できる。
 
酸化タングステンは一部分に化工製品を生産する。例えば、ペンキ、塗料や石油工業の触媒などである。酸化物は中間製品だから、大量な酸化タングステンは金属タングステン粉と炭化タングステン粉に活用されて、更に、金属タングステン製品の生産に使われる。当代の工業区域で、広く応用されるのは、タングステンを基材とする各種硬質合金製品である。
 
 
酸化タングステンは気体敏感性を持って、二酸化窒素、アンモニアなどのような毒気体の検測に使われる。酸化タングステン薄膜気敏伝感器とナノ粒伝感器はもう発明された。更に、ナノ粒伝感器の発明は低濃度有毒気体の検測に大変力を尽くす。
 
 
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黄色タングステンの特性と物理性質

黄色タングステンは黄色酸化タングステンとも呼ばれる。細かい黄色い粉末状を表す。
 
特性:
黄タングステンはパラタングステン酸アンモニウムを精製する中、温度を厳格にコントロールしべき、結合水或いは水と水素を離脱する。時間と温度の支配正確度はかなり程度で、酸化タングステンの物理特性を影響する。
 
黄タングステンの色は粒のサイズによって違う。結晶サイズは1.5umほどなら、黄色を表す。結晶サイズは15umほどなら、緑を表す。外観は違いますけど、特性は大分同じである。
 
物理性質:
黄タングステンは黄色或いは緑を表す。酸化タングステンは通常に金属タングステン粉或いは複合セラミック顔料を生産する。
化学分子式:WO3-X
 
 
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ブルータングステンの製取方法

ブルータングステンとはタングステンとタングステンの混合価態のダークブルー化合物。一般的に、溶液で形成する。
 
ブルータングステンの製取はパラタングステン酸アンモニウム、三酸化タングステンとタングステン酸溶液を原料として、純タングステン化合物で製造できる。工業上のブルータングステンはWO2.72、WO2.90、WO20O58及び(NH4)x.WO3などの混合物で、後者はATBで、非化学計量化合物である。ATBとWO2.90を首相としてのブルータングステンはタングステン材生産の優しい原料で、ブルータングステンもタングステン硬質量合金と他のタングステン製品の優良原料である。
              
                   ブルータングステン
ブルータングステンの製取方法は火方と湿方である。
 
火方
 
火方は工業通用の方法である。一般てきに、APTを原料として、熱分解或いは水素還元で取れる。また、三酸化タングステンを水素還元してブルータングステンをとれるが、質量はAPTの原料より劣しい。
 
工業生産で、ブルータングステンは通常に四管或いは十一管で水素還元APTを通って取る。ブルータングステンの化学組みはWO2.88~WO2.9で、NH30.3%~0.8%を含有する。
 
湿方
 
湿方は近年発展きった新しい方法である。水素でタングステン酸アンモニウム溶液を還元して、3.5(NH4)2O·5WO2·13WO3·4.5H2O組みのブルータングステンを取れる。
 
 
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酸化タングステンでの変色ガラス

変色ガラスは室外の光状況変化による色を改変できる。このガラスは天然エアコンのように、建築物のエアコン能量を一半以上も節約できる。
 
ドイツのヒアキンドン会社は電致変色の原理を利用して、このガラスを発明した。ガラス表面は超薄い酸化タングステンコーティングをつけて、この塗装の上で、電圧を通じると、酸化タングステンの酸化状況は改変できる。
 
だから、電圧を支配するなら、ガラスは完全透明からブルーブラックまでの変化を表せる。室外の光は強すぎると、ガラスの色はぜんぜん濃くなるから、室内の高温を防止し、また、パソコンのスクリ—ンなど目にの反光を減少できる。室外の深りは弱いと、ガラスはぜんぜん透明になって、透光性を強める。
 
紹介によると、建築物は多数変色ガラスを設置してから、全部のガラスを建築物の電力支配システムをつながって、変色を統一支配できる。また、各ガラスの変色を単独に調節できる。
 
 
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ポリテトラメチレンオキシド/三酸化タングステンハイブリッドのフォトクロミック特性と微細構造

ポリテトラメチレンオキシド (PTMO) と三酸化タングステン (WO3) をゾルーゲル法により複合し、 透明なハイブリッドフィルムを得た。
 
ハイブリッドに紫外線を照射すると時間とともに淡黄色から青色に変化した。 これは、 無定形WO3がタングステンブロンズ構造に変化することを表示する。 青色に変色した試料は暗所放置時間とともにブリーチングした。短時間の紫外線照射・暗所放置の繰返しでも良好なフォトクロミック特性を示した。
 
動的粘弾性の温度依存性の測定からPTMOセグメントのミクロブラウン運動による-55℃付近のtanδピークは、 WO3が15wt%までは順次低くなるけど、それ以上では低くかつブロードになり高温側に移動した。
 
室温付近以上でゴム弾性を示し, その弾性率の値はWO3が少量のときは10MPa程度であるが、 30%では1桁高くなり、55%ではさらに1桁高くなった。PTMO末端のシリカドメイン間の干渉によって、X線小角ピークは散乱した。 WO3が多くなると小角側に移動し、ブロードになった。
 
これらの結果から、 WO3が少量のときは、 シリカの周りに分散している。けど、 30%以上のときはPTMOマトリックス中にも分散しているものと考えられる。
 
 
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酸化タングステン層のよく見る問題

酸化タングステン層についてのよく見る問題は以下のようです:
 
1.酸化タングステン層の膜厚はどれ位でしょうか?
正確に測定したことはありませんが、ゴールド~ダークブルーの色は光の干渉によると考えられますので、光の波長程度(1μm以下)と考えられます。
 
2.酸化タングステン層の付着強度はどれ位でしょうか?ピンセットなどで擦る程度で剥れでも発生しますか?
酸化タングステン自体の機械的強度が高くないから、硬い金属などで擦ると剥がれる可能性はあります。線の曲げなどに対しては問題なく密着を保ちます。
 
3.酸化タングステン層の抵抗値はどれ位でしょうか?
薄膜なので、正確な測定は難しいと思われます。酸化タングステン自体は酸化の状態にもよりますが、導電性を持つようです。実際に酸化タングステン線も普通のタングステン線と同じなレベルで導通します。
 
4.酸化タングステン層の耐薬品性は?(酸・アルカリに対する耐性)
アルカリには溶解します。酸に対しては、温度や一部の酸によって異なりますが、耐性はございます。
 
 
 
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酸化タングステン可視光応答型光触媒

可視光応答型光触媒とは酸化タングステンを使用して、室内灯や太陽光が当たると表面に酸化力が発生したから、そこに細菌やウイルスなどが触れると分解除去されます。この反応で、消臭・除菌効果が発揮されます。
 
ルネキャットに光が当たると、光を吸収し電子と正孔を形成します。それらは空気中の水分に反応し、活性酸素や水酸ラジカルに変化し、強い酸化力でウイルスや細菌類、臭い成分や有害物質(VOC※1)を分解(※2)。分子をバラバラにすることで、高い除菌効果・抗ウイルス性・消臭効果・室内空気汚染ガスの分解力などを発揮します。
 
分解された分子は、空気中の酸素などと結合し、二酸化炭素や水になるので、人体に影響を与える心配がなく安全です。
 
※1 VOC(Volatile Organic Compounds:揮発性有機化合物) 
塗料、接着剤や燃料などから発生する揮発しやすい有機化合物の総称。シックハウス症候群をはじめ健康被害を引き起こす有害物質。
 
※2 ウイルスや菌は水や炭酸ガスまでは分解されませんが、増殖を抑制します。
 
 
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タングステン酸化物の種類と還元

タングステン酸化物(tungsten oxide)
 
最も安定な酸化物は六価の三酸化タングステン(WO3)で、金属を酸化すると最終的にWO3が得られる。工業的にはパラタングステン酸アンモニウム(APT)またはタングステン酸を大気中900~1,000Kで加熱分解してつくられる。黄色の粉末で、密度は7.16Mg/m3、融点は1,746Kである。空気中で加熱すると、1100K以上で昇華が始まり、1,400K以上で激しく昇華して、WO3の白煙を出す。水蒸気の存在で揮発性が増す。水酸化アルカリに可溶、アンモニア水には不溶。酸には不溶けど、フッ酸には可溶。空気中では比較的安定であるが、有機物の存在でわずかに還元されて、表面が黄緑色を表す。高温で他の多くの金属酸化物とタングステン酸塩が作れる。水素中加熱により比較的容易に還元され、低級酸化物を経て金属タングステンとなる。低級酸化物にはW20O58(紺色)、W18O49(紺色)、WO2(褐色)、W3O(黒)がある。タングステン製造の原料として用いられるほか、触媒やセラミック添加剤としても使われる。最近ではエレクトロクロミック材料として注目されている。
 
タングステン酸化物の還元(reduction of tungsten oxide)
 
タングステンは炭素や亜鉛でも還元できるが、工業的には水素を用いて還元する。酸化物粉末を耐熱鋼製ボートに入れて、還元炉に挿入し、水素気流中800~1,200Kで5~12時間加熱してタングステン粉とする。水素の露点は-40℃以下とする。還元には回転炉も用いられる。WO3はW20O58あるいはW18049、ならびにWO2を経てWとなる。タングステン粉の粒度は還元温度の高いほど、水素流量の少ないほど、水素中の水分の多いほど大きくなる。ドープタングステンは純タングステンより還元速度が早い。ドープタングステンの還元では粉末中に拡散するカリウム量の支配も重要な目的の1つで、一般に温度勾配の緩やかなほど残留カリウム量は多くなる。
 
 
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