【ゾル - ゲル法】

 

ゾル - ゲル改変過程は液体の形で、非常に均一な分散系（液体溶液またはゲル）を化学的または物理的に処理された後、全体に固体分散系にクラス非常に均一であったシステムになる。ゾル - ゲル材料の製造は、簡単なプロセスで、低コスト、低温合成を持っている（より良い均一膜中に分布し、ドーピング物質を含む）の化学均質性の高い、素材形状の多様性などの特徴を備える。

 

現在、ゾル - ゲル法で、タングステン三酸化膜を作製する方法は一般的に以下のタイプを持っている：タングステン酸塩の酸性化法、タングステン粉末過酸化水素法、タングステン酸イオン交換法、アルコール食塩水タングステン法、タングステンキャッチ法などである。

 

単純な装置、簡単な操作上の利点を有するゾル - ゲル法は溶液pHの調整、溶体化熱処理温度および他のパラメータのすることによって、膜の微細構造をやすく制御されることができる。だから、大面積で、任意の形状の基板で塗布することができ、連続生産を実現しやすい。

 

また、効果的に良質のWO3膜を得るために、シュウ酸などの有機添加剤を添加することによって、亀裂の伝播を制御することができる。

 

 

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【スパッタリング法】

 

スパッタリングは、固体表面（ターゲット）、固体の原子（または分子）表面から放出され、基板や薄膜形成方法の表面上に堆積された高エネルギー粒子の衝撃を指し、それは、物理的気相成長法の一種である。

 

スパッタリングは、RFスパッタリング、マグネトロンスパッタリング、反応性スパッタリング、中間周波数スパッタリングおよびパルススパッタリング、バイアススパッタリング、イオンビームスパッタリング及びパルスレーザースパッタリング法、直流スパッタリングに分割される。

 

その間、マグネトロンスパッタリングは堆積速度が高く、低い作動ガス圧力および他の固有の利点のために、最も広く採用される方法になる。

 

スパッタリング法は成膜速度高速、高純度の利点のために、より広く薄膜の製備方法になるが、設備が複雑で高価である。

 

【化学気相堆積法(CVD) 】

 

化学気相堆積法の原理は、化学反応及び乾燥材料によって形成された気相中で化学蒸着ガス供給を使用することである。W(CO)6は原料として反応室で分解し、基層で堆積したWO3を取る。化学気相堆積法は多効能性、工芸支配できるし、過程連続で、高い製品純度などの有利点があるが、コストが高くて、膨大困難ので、大規模な工業化の薄膜製備に適しない。

 

 

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【WO3ナノ材料の製備】

WO3ナノ材料は、製造方法と構造によれば、焼結型、薄膜型、厚膜型に分ける。ここで、焼結型、厚膜型ガスセンサ素子も超微細粉末を原料とする。

 

【WO3ナノ薄膜の製備】

WO3ナノ薄膜の製備方法は多くあるが、薄膜の性質と製備方法は工芸条件と密接に関係する。

異なる製造方法で、WO3薄膜の大きさ及び晶型なども違う。よく見る方法は以下のようである。

 

【蒸発法】

 

高温で蒸発現象を利用し、様々な薄膜材料を調製することができる。蒸着法はより高い堆積速度と真空度、また、高薄膜純度などのいくつかの明白な利点を有る。

 

蒸着法は蒸発冷却蒸着法、電子ビーム蒸着法、アーク蒸着法、レーザー蒸着法、中空陰極蒸着、熱蒸着法を含む。その間、熱蒸発法はよく使われる。

 

蒸発により調製純度フィルムは高い、粒子が分散されている。圧力と温度制御された雰囲気を変えることによって、異なる粒子サイズのナノ薄膜を製造することができる。これは、低い融点、単一成分の薄膜と粒子状物質の合成に適する。

 

しかし、この製造方法は、一般に、複雑で高価な機器の製造、高温および真空条件を必要とするが、大面積の薄膜を調製するのに適しない。

 

 

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化学式と呼ばれるのは、元素記号で物質組成と原子数量を表示すものである。

 

化学式は実験式、分子式、構造式、示性式、電子式の総称である。

 

純粋な物質は特定の組成を有し、対応する化学式入手可能である。ある化学式は物質の分子組成を表せる。こんな化学式も分子式と呼ばれる。化学式は純粋物のみ表示し、混合物は化学式ない。

 

酸化タングステンは、タングステン酸類の製品である。酸化タングステンは二酸化タングステンと三酸化タングステンを含むが、実際の工業生産では二酸化タングステンの製品がない。三酸化タングステン塩は三酸化タングステンの含有量によると、タングステン酸、タングステン酸ナトリウム、カルシウム、パラタングステン酸アンモニウム、メタタングステン酸および他の製品に分ける。

 

三酸化タングステンの化学式は：WO3

 

二酸化タングステンの化学式は：WO2

 

 

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光誘起親水性光触媒には有機物等の酸化分解の他に、光誘起超親水性の機能がある。

 

光誘起親水性を利用した商品は、既に自動車のドアミラーや種々のガラス製品、テント等に利用されている。

 

光誘起親水性により、基材が曇らなくなるだけでなく、基材の表面に薄い水の膜ができ、汚れが雨水等で簡単に流される為、セルフクリーニング効果が期待できる。

 

酸化チタンから得られる塗膜の場合、超親水性（水滴の接触角が5度以下）を示すには、5μW/cm2程度の紫外光の照射が必要とされている。

 

また、酸化チタンと非晶質酸化タングステンの積層膜を作成すると、微弱な紫外光（紫外光強度1μW/cm2）の照射で、親水性を示すことが報告されている。

 

これは紫外光を照射すると、酸化チタンだけでなく酸化タングステンでも光励起がおこり、酸化タングステンで生成したホールが酸化チタンに移動して酸化チタン中のホールの量が多くなり、より表面水酸基の量が多くなるためとしている。

 

また、酸化チタン層と酸化タングステン層の間に、シリカの層を入れると、酸化タングステンから酸化チタンへのホールの移動が遮断されてしまうため、微弱な紫外光での光誘起親水性は示さなくなったとしている。

 

 

 

三酸化タングステン(WO3)の性質は二酸化チタン(Ti02)と大分同じである。二つも光の下で、光触媒作用をあらわれる。しかし、性質は全然同じではない。WO3の外層電子を光線で呼び起こす能量はTi02より小さくて、三酸化タングステンが（WO 3）の外殻電子は光によって活性化されエネルギーが二酸化チタンと比較して少し小さく、より少ない3.2電子ボルト（eV）である。それが可視光のわずか400ナノメートルの波長が活性化される、と言うことである。三酸化タングステンのこの機能は初期の2001年に研究を開始しした。

 

研究は、光触媒とする三酸化タングステンは室内環境で確かに光触媒作用し、室内環境を浄化することができる。例えば、蛍光灯（ランプとも呼ばれる）の光照射（波長400nm）のように、光触媒作用できるが、活性はまだ不十分である。

 

これまでに、光触媒産業における三酸化タングステンは、何にも研究の信者を達していない。これはなぜか？ナノスケールの三酸化タングステンの生産コストが高すぎるため、製造工程が複雑であり、かつ民間の光触媒酸化タングステンを広く使用される結果はまだ知られていないから、人が恐れている。

 

 

光触媒は日本から外来語である。日本では「光触媒」と書かれたので、中国の人々は直接「光触媒」と呼ばれる。光触媒は、光半導体材料の代わりに、光触媒機能を有するナノスケールの二酸化チタンの総称であり、それは、基材表面に塗布され、光の作用下で、強力な触媒分解機能を有する：それは危険な空気を分解することができるガスは、効果的に細菌、真菌および毒素および安全な廃棄またはを放出することができる種々の細菌を殺すことができる。また、消臭、汚れ、および他の機能を持っています。

 

光触媒材料は、ナノ酸化チタン、酸化亜鉛、CdS、WO3、Fe2O3、PBS、酸化スズ、ZnS、SrTiO3、SiOなどであり、2000年以来、いくつかのナノ貴金属（など、白金、ロジウム、パラジウム、）より優れた光触媒特性を有していることを見出したが、化学的または光化学エッチングしやすくて、貴金属コストが高すぎるので、家庭用空気浄化触媒として適していない。

 

 

光触媒材料の全てにおいて、ナノ酸化チタンは、高い光触媒活性を有するだけでなく、および酸腐食、耐薬品性、非毒性、等で、価格は中程度であり、高価格を有しているので、市場でほとんどの使用主原料はナノ二酸化チタンとする。

 

 

 

タングステンは水蒸気(恒温槽内の湿気)のみで酸化させる事ができる。でも、酸化膜厚や時間がネックになることがある。室温でわずかに酸化（変色）する約400〜500℃で酸化しはじめ、約700℃以上でWO3を形成し、急激に酸化する。赤熱状態ですみやかに酸化する。

 

大気中室温で表面に薄い酸化皮膜をつくって曇りを生じ、特に湿度の高い所では皮膜の形成が早い。

 

薄膜なので、酸化タングステン層の抵抗値は正確に測定は難しいと思われる。酸化タングステン自体は酸化の状態にもよるが、導電性を持つようになる。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レベルで導通する。

 

タングステンは、徐々に酸化して光沢を失う。極端に錆びてぼろぼろになるようなことは通常はない。ただし、高温多湿、結露、手垢などの汚れなどの条件らな、酸化が加速されるので、注意が必要すべきである。一週間以上保管する場合は湿度60%以下、温度28℃以下、化学薬品類から隔離された環境を推奨しておる。

 

 

【設備対策】

この物質を貯蔵ないし取扱う作業場には,適切な洗眼器と安全シャワーを設置すること。

ばく露を防止するため、作業場には適切な全体換気装置、局所排気装置を設置すること。

 

【運送の特別安全対策】

移送時にイエローカードの保持が必要。食品や飼料と一緒に輸送してはならない。

 

輸送に際しては、直射日光を避け、容器の破損、腐食、漏れのないように積み込み、荷崩れの防止を確実に行う。重量物を上積みしない。

 

【特有の危険有害性】

不燃性であり、それ自身は燃えないが、加熱されると分解して、腐食性及び/又は毒性の煙霧を発生するおそれがある。

 

火災時に刺激性、腐食性及び毒性のガスを発生するおそれがある。

 

特有の消火方法：危険でなければ火災区域から容器を移動する。安全に対処できるならば着火源を除去すること。

消火を行う者の保護：適切な空気呼吸器、防護服（耐熱性）を着用する。

 

【環境に対する注意事項】

環境中に放出してはならない。

 

回収・中和：漏洩物を掃き集めて空容器に回収し、後で廃棄処理する。

封じ込め及び浄化方法・機材：水で湿らせ、空気中のダストを減らし分散を防ぐ。

二次災害の防止策：プラスチックシートで覆いをし、散乱を防ぐ。

 

 

 

 

【安全対策】

取扱後は手をよく洗うこと。この製品を使用する時に、飲食または喫煙をしないこと。

 

【応急措置】

吸入した場合：気分が悪い時は、医師の診断、手当てを受けること。

皮膚に付着した場合：水と石鹸で洗うこと。

皮膚刺激が生じた場合、医師の診断、手当てを受けること。

眼に入った場合；水で数分間注意深く洗うこと。

眼の刺激が持続する場合は、医師の診断、手当てを受けること。

飲み込んだ場合：気分が悪い時は医師に連絡すること。口をすすぐこと。

 

【火災時の措置】

消火剤、水噴霧、泡消火剤、粉末消火剤、炭酸ガス、乾燥砂類などを設置する。

 

【漏出時の措置】

直ちに、全ての方向に適切な距離を漏洩区域として隔離する。

関係者以外の立入りを禁止する。密閉された場所に立入る前に換気する。全ての着火源を取り除く。

 

【廃棄上の注意】

廃棄の前に、可能な限り無害化、安定化及び中和等の処理を行って危険有害性のレベルを低い状態にする。

 

廃棄においては、関連法規並びに地方自治体の基準に従うこと。都道府県知事などの許可を受けた産業廃棄物処理業者、もしくは地方公共団体がその処理を行っている場合にはそこに委託して処理する。　

 

容器は清浄にしてリサイクルするか、関連法規並びに地方自治体の基準に従って適切な処分を行う。空容器を廃棄する場合は、内容物を完全に除去すること。