摻鉭鎢青銅簡(jiǎn)述

鎢青銅是一種非計(jì)量化合物，通式一般表示為MXWO₃（其中0＜X＜1），由于X值可在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，組分之間無(wú)確定的化學(xué)計(jì)量比值，故稱為非化學(xué)計(jì)量化合物，其中M可以是鈣、鍶、鋇、稀土金屬、銅、銀等，也可用鈮、鉭、鈦等金屬取代其中的鎢而生成其他青銅，這類化合物具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，除了有鮮亮的金屬光澤外，還具有高電子電導(dǎo)率和快離子傳輸性質(zhì)，是一種新型的電極材料，應(yīng)用于鋰電池陰極材料、離子感應(yīng)器和二次電池等。

摻鉭鎢青銅是選擇了過(guò)渡金屬鉭作為摻雜離子。采用水熱法，將鉭引入六方相氧化鎢八面體結(jié)構(gòu)中，獲得摻鉭鎢青銅(TaXWO₃）。

稱取2gNa2WO₄·2H₂O于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，加入二次蒸餾水，磁力攪拌使其溶解，再加入一定量3mol·L-1鹽酸溶液，控制整個(gè)反應(yīng)體系PH小于1.5，攪拌半小時(shí)后，向上述溶液中加入一定體積0.05mol·L-1TaCl₅溶液和35ML0.5mol·L-1NH₄(SO₄)₂，繼續(xù)攪拌2h，將反應(yīng)釜旋緊密閉后至于程序烘箱中在170℃下水熱處理48h。反應(yīng)完成后，取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用蒸餾水洗滌至中性，再置于-40℃冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥。

（1）當(dāng)Ta材料中Ta/W摩爾比為0.04時(shí)達(dá)到鉭摻雜氧化鎢的固溶限值。

（2）以低價(jià)態(tài)、大半徑的鉭離子摻雜進(jìn)入氧化鎢的結(jié)構(gòu)，對(duì)其晶胞參數(shù)產(chǎn)生影響，晶格發(fā)生畸變，材料表面氧空位比例增大，電子躍遷的能隙降低，材料的光催化性能明顯提高。

（3）該材料在酸性溶液中的催化性能具有良好的穩(wěn)定性。

摻鉭鎢青銅納米材料為六方相結(jié)構(gòu)氧化鎢，當(dāng)摻鉭鎢青銅中Ta/W摩爾比小于0.04時(shí)，晶胞參數(shù)隨著摻雜量的增大而逐漸增大，當(dāng)摻雜量達(dá)到大于0.04后保持基本不變。隨著鉭摻雜量的增大，紫外吸收峰發(fā)生紅移，即能隙逐漸減小。

鎢青銅的光催化性能與晶體的結(jié)晶度、粒徑、比表面積及禁帶寬度有關(guān)，以低價(jià)態(tài)大半徑的鉭離子摻雜進(jìn)入氧化鎢結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致樣品的晶格發(fā)生一定的畸變，同時(shí)，為了補(bǔ)償晶格畸變產(chǎn)生的應(yīng)力，晶格表面的氧原子容易逃離晶格而起到空穴捕獲作用。這樣，鎢青銅的光催化性能得到明顯提高。

氧化鎢是一個(gè)被廣泛研究的過(guò)渡金屬氧化物，因?yàn)樗�具有�?dú)特的性質(zhì)可望在電變色器件、傳感器、分離材料等方面得到應(yīng)用，被人們廣泛關(guān)注。近年來(lái)，納米粒子的制備已取得重大的進(jìn)步，目前，研究的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到各向異性納米粒子的研究上，因?yàn)楦飨虍愋约{米粒子可以根據(jù)需要而進(jìn)行排列和功能化，特別是一維過(guò)渡金屬氧化物納米材料具有特殊的光學(xué)、磁學(xué)和電子學(xué)特性，越來(lái)越受到人們的關(guān)注，而將過(guò)渡金屬離子引入材料骨架結(jié)構(gòu)中，改變材料的微觀結(jié)構(gòu)或表面屬性，使其性能更優(yōu)是目前對(duì)材料進(jìn)行改性研究的熱點(diǎn)。鎢青銅氧化鎢中的Ｗ離子易變價(jià)態(tài)，當(dāng)將過(guò)渡金屬引入晶體結(jié)構(gòu)中，W的價(jià)態(tài)發(fā)生變化，在W6+，W5+和W4+的相互轉(zhuǎn)換過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)晶格內(nèi)形成不穩(wěn)定的氧空位，材料表面產(chǎn)生缺陷等現(xiàn)象，將導(dǎo)致氧化鎢表現(xiàn)出特異的物理化學(xué)性質(zhì)，必將有重要的用途。