오산화 니오비움

Niobium pentoxide
오산화 니오비움
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Niobium-pentoxide-3D-balls.png
Niobium-pentoxide-3D-vdW.png
Kristallstruktur Niob(V)-oxid.png
이름
IUPAC 이름
니오비움(V)산화물
기타 이름
오산화 니오비움
식별자
  • 1313-96-8 checkY
3D 모델(JSmol)
ECHA InfoCard 100.013.831 Edit this at Wikidata
펍켐 CID
유니
특성.
NBO25
어금질량 265.81 g/190
외관 백색 직교 고체
밀도 4.60 g/cm3
녹는점 1,512 °C(2,754 °F, 1,785 K)
불용성인
용해성 HF에 녹는
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

오산화 니오비움은 NbO라는25 공식을 가진 무기 화합물이다. 그것은 무색의 용해성 고체로 상당히 활동적이지 않다. 니오비움으로 만들어진 모든 재료의 주요 전구체로서, 주로 합금이 사용되지만, 다른 전문 용도는 콘덴서, 리튬 니오베이트, 광학 안경 등이 있다.[1]

구조

그것은 많은 다형성 형태를 가지고 있다. 모두 주로 8각으로 조정된 니오비움 원자에 기초한다.[2][3] 다형체는 다양한 접두사로 식별된다.[2][3] 가장 흔히 접하는 형태는 복잡한 구조를 가진 단핵 H-NbO로25 니오비움 원자가 28개, 산소가 70개 들어 있는 단위 셀로, 니오비움 원자의 27개가 옥타헤드 방식으로 조정되고 1개는 사분위절제된다.[4] 특성화되지 않은 고체 하이드레이트, NBO25.n이 있다.HO2, 이른바 니오비움산(기존에는 콜럼바산이라고 불림)으로, HF에 용해된 니오비움 펜타클로라이드나 NbO의25 기본 용액을 가수분해하여 준비할 수 있다.[5]

오산화 녹은 니오비움은 결정체 형태보다 평균 조정 수치가 낮으며, 구조는 대부분 NbO와5 NbO6 다면체로 구성된다.[6]

생산

가수 분해

NbO는25 알칼리-메탈 니오베이트, 알크산화물 또는 불소를 베이스로 가수분해하여 제조한다. 그러한 표면상으로는 간단한 절차로 수분이 함유된 산화물들을 공급할 수 있으며 이는 석회화 될 수 있다. 순수 NbO는25 NbCl의5 가수 분해에 의해서도 준비될 수 있다.[7]

2 NbCl5 + 5 H2O → Nb2O5 + 10 HCl

솔겔 기법을 통한 생산 방법은 아세트산이 있는 곳에서 니오비움 알코시드를 가수 분해한 후 젤을 석회화하여 정형외과 형태인 [2]T-NbO를25 생산하는 것으로 보고되었다.[8]

산화

NbO가25 니오비움의 가장 보편적이고 강력한 화합물이라는 점에서, 그 형성을 위해 실용적이면서도 난해한 많은 방법들이 존재한다. 예를 들어 산화물은 니오비움 금속이 공기 중에 산화될 때 발생한다.[9] 공기 중의 이산화 니오비움의 산화, NbO는2 폴리모프, L-NbO를25 형성한다.[10]

NbCl의5 LiH 감소에 의해 나노 크기의 오산화 니오비움 입자가 합성되었고, 나노 구조 니오베이트의 합성 중 하나로 항공 산화가 뒤따랐다.[citation needed]

반응

NbO는25 HF의 공격을 받아 퓨전 알칼리에 용해된다.[5][9]

금속으로 환원

NbO의25 전환은 니오비움 금속의 산업 생산의 주요 경로다. 1980년대에는 금속의 감소를 위해 연간 약 1500만 kg의 NBO가25 소비되었다.[11] 주요 방법은 알루미늄으로 산화물을 줄이는 것이다.

3 NbO25 + 10 Al → 6 Nb + 5 AlO23

대안적이지만 덜 연습된 경로는 탄소를 통한 감소를 통해 진행되며 2단계 발크 공정의 기초를 형성하는 카보온 감소가 포함된다.[12][13]

NbO25 + 7 C → 2 NbC + 5 CO(1800 °C에서 진공 상태에서 가열)
5 NbC + NbO25 → 7 Nb + 5 CO

할로겐화물로 변환

NbO를25 할로겐화물로 변환하는 많은 방법들이 알려져 있다. 주된 문제는 옥시할라이드를 주기 위한 불완전한 반응이다. 실험실에서 변환은 염화 티오닐로 수행할 수 있다.[14]

NbO25 + 5 SOCl2 → 2 NbCl5 + 5 SO2

NBO는25 CCl과4 반응하여 NBOCl3 Niobium 옥시염소화물을 투여한다.

니오베이트로의 변환

200 °C에서 수용성 NaOH로 NbO를25 치료하면 결정성 니오베이트 나트륨, NaNbO를3 줄 수 있는 반면 KOH와의 반응은 수용성 린드크비스트형 헥사니오베이트, NbO를
68−
19 산출할 수 있다.[15] LiNbO와3 LiNbO와34 같은 리튬 니오베이트는 반응 리튬 탄산염과 NbO로25 준비할 수 있다.[16][17]

산화 니오비움 감소로 전환

H를2 통한 고온 감소로 NbO2:[9]

NbO252 + H → 2 NbO2 + HO2

Niobium monouxide는 아크-furnace를 사용한 복합화에서 발생한다.[18]

NBO25 + 3Nb → 5NBO

버건디 컬러의 니오비움()III) 산화물은 최초의 초전도 산화물 중 하나이며, 다음과 같은 복합 작용을 통해 다시 준비될 수 있다.[17]

LiNbO34 + 2 NbO → 3 LiNbO2

사용하다

오산화 니오비움은 주로 니오비움 금속 생산에 사용되지만,[11] 니오베이트 리튬과 광학 유리의 성분으로 특화된 용도가 존재한다.[1]

NbO의25 박막은 고체 전해질 캐패시터에서 유전층을 형성한다.

외부 링크

참조

  1. ^ Jump up to: a b Francois Cardarelli(2008) Materials Handbook Springer London ISBN978-1-84628-668-1
  2. ^ Jump up to: a b c C. Nico; et al. (2011). "Sintered NbO powders for electronic device applications". The Journal of Physical Chemistry C. 115 (11): 4879–4886. doi:10.1021/jp110672u.
  3. ^ Jump up to: a b 웰스 A.F. (1984) 구조 무기 화학 제5판 옥스퍼드 과학 간행물 ISBN 0-19-855370-6
  4. ^ Gatehouse, B. M.; Wadsley, A. D. (1964-12-01). "The crystal structure of the high temperature form of niobium pentoxide". Acta Crystallographica. International Union of Crystallography (IUCr). 17 (12): 1545–1554. doi:10.1107/s0365110x6400384x. ISSN 0365-110X.
  5. ^ Jump up to: a b D.A. Bayot과 M.M. Devillers, Precurs 경로 Nb 기반 복합 산화물 준비, Arte M 고체 화학 연구 진행 중. 뉴먼, 로널드 W. 버클리, (2007)노바 퍼블리셔스, ISBN 1-60021-313-8
  6. ^ Alderman, O. L. G. Benmore, C. J. Neuefeind, J. C. Coillet, E Mermet, Alain Martinez, V. Tamalonis, A. Weber, J. K. R. (2018). "Amorphous tantala and its relationship with the molten state". Physical Review Materials. 2 (4): 043602.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  7. ^ 오산화 니오비움 또는 오산화 탄탈룸, 케른, 테르윌, 제이콥, 후퍼(CIBA 스위스), 미국 특허번호 : 3133788, (1964)
  8. ^ Griesmar, P.; Papin, G.; Sanchez, C.; Livage, J. (1991). "Sol-gel route to niobium pentoxide". Chemistry of Materials. American Chemical Society (ACS). 3 (2): 335–339. doi:10.1021/cm00014a026. ISSN 0897-4756.
  9. ^ Jump up to: a b c Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  10. ^ Vezzoli, G. C. (1982-10-01). "Electrical properties of NbO2andNb2O5at elevated temperature in air and flowing argon". Physical Review B. American Physical Society (APS). 26 (7): 3954–3957. doi:10.1103/physrevb.26.3954. ISSN 0163-1829.
  11. ^ Jump up to: a b Eckert, Joachim; Starck, Hermann C. (2000-06-15), Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry: Niobium and Niobium Compounds, Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, doi:10.1002/14356007.a17_251
  12. ^ Alan E. Comyns (1999년) 화학 기술 CRC 출판사의 명명된 프로세스 백과사전, ISBN 0-8493-1205-1
  13. ^ 미국 환경보호청, 배출량 제한에 대한 개발 문서, 비철금속 제조 포인트 범주, 제8권, 수질규제 및 표준 사무소, 1989년 5월
  14. ^ Brown, D.; Cavell, R. G. (2007-01-05). "Niobium(V) Chloride and Hexachloroniobates(V)". Inorganic Syntheses. 9. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. pp. 88–92. doi:10.1002/9780470132401.ch24. ISSN 1934-4716.
  15. ^ Santos, I.C.M.S.; Loureiro, L.H.; Silva, M.F.P.; Cavaleiro, Ana M.V. (2002). "Studies on the hydrothermal synthesis of niobium oxides". Polyhedron. Elsevier BV. 21 (20): 2009–2015. doi:10.1016/s0277-5387(02)01136-1. ISSN 0277-5387.
  16. ^ 미국 특허 5482001 - 리튬 니오베이트 단일 결정,1996,카투노 T,토미나가 H,
  17. ^ Jump up to: a b Geselbracht, Margret J.; Stacy, Angelica M.; Rosseinsky, Matthew (2007-01-05). "Lithium Niobium Oxide: LiNbO2 and Superconducting LixNbO2". Inorganic Syntheses. 30. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. pp. 222–226. doi:10.1002/9780470132616.ch42. ISSN 1934-4716.
  18. ^ Reed, T. B.; Pollard, E. R.; Lonney, L. E.; Loehman, R. E.; Honig, J. M. (2007-01-05). "Niobium Monoxide". Inorganic Syntheses. 30. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. pp. 108–110. doi:10.1002/9780470132616.ch22. ISSN 1934-4716.