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【背景及概况】[1][2]
我国是钨矿资源大国,据美国资源调查局统计,2009年我国钨资源储量为180万t(金属),占世界总储量份额65%。钨精矿、中间制品价格低,其产品开发应放在钨深加工和技术密集型产品上,对提高我国钨资源的开发和利用水平有着重要意义。钨酸盐类矿物是金属元素阳离子与钨酸根的化合物,是阴离子含钨酸根(WO2-4 )或聚钨酸根的盐,常见的物质有钨酸钠、钨酸钙、钨酸钴、钨酸镉、钨酸亚铁、钨酸铵和钨酸锌等,是一类非常重要的无机功能材料。它们在自然界常见的晶体结构有两种: 离子半径较大的如钙、钡、铅、锶二价阳离子的钨酸盐的晶体结构为白钨矿(Scheelite,BaWO4)型结构。在这种结构中,钨原子满足四角协同关系。而半径比较小的二价阳离子如Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn的钨酸盐属于钨锰铁矿型结构,在这种结构中,钨原子满足六重对称关系。作为一种重要的无机材料,金属钨酸盐在光致发光、微波、光纤、闪烁体、湿度感应、磁性以及催化剂等方面都有着广泛的应用前景。
钨酸镁化学式MgO4W,272.14300,白色粉末。钨酸盐化学稳定性好,光学、电学、磁学性能优异,还具有耐磨、耐腐蚀、无毒等特点,广泛应用于光学材料、磁材料、陶瓷材料、抗菌材料、防腐剂、催化剂以及染料等方面,具有广阔的发展前景和可预期的市场潜力。目前,钨酸盐功能材料的研究和开发主要集中于光催化材料、发光材料、高分子填充材料、功能陶瓷材料、涂料填充改性材料等方面。
【制备】[1]
钨酸镁MgWO4是由碱金属钨酸盐溶液通过复分解反应制得或由WO3与金属氧化物或羰基化合物融熔反应而制得。
【应用】[3][4][5]
钨酸镁可用于制备光催化材料、发光材料、高分子填充材料、功能陶瓷材料、涂料填充改性材料等。应用举例如下:
1. 用于制备红色荧光粉。钨酸盐是典型的自激活的发光材料,发光光谱十分稳定,本征发光谱带很宽,占据可见光 区域的大部分,钨酸盐中的阳离子强烈地影响发射带的位置。钨酸盐可以由某些杂质激活,这 些杂质被掺入钨酸盐点阵中之后,可使其具有特殊性质的发光。钨酸镁红色荧光粉的制备方法,包括以下步骤:
S1:配置可溶性镁盐的水溶液、可溶性钨酸盐的水溶液和可溶性稀土离子化合物的水溶液;
S2:分别将可溶性镁盐的水溶液、可溶性钨酸盐的水溶液和可溶性稀土离子化合物的水 溶液的pH调节至中性;
S3:在磁力搅拌条件下向可溶性钨酸盐的水溶液中缓慢滴加可溶性镁盐的水溶液和可溶 性稀土离子化合物的水溶液,并调节可溶性钨酸盐溶液的pH值为预设值,通过恒温反应直至生成白色浑浊液;
S4:室温下将白色浑浊液静置陈化后,倒掉上层清液,将下层所得沉淀物倒入过滤装置 中进行真空抽滤,将所抽滤得到的样品进行真空干燥,直至得到前驱体;
S5:研磨前驱体后进行预煅烧后,冷却预煅烧前驱体;
S6:研磨冷却后的前驱体后进行再煅烧,直至得到所需产物钨酸镁红色荧光粉。
2. 用于制备一种高性能辐射吸收复合材料。该复合材料通过如下重量份的原料制备而成:环氧树脂,15~ 25份;云母粉,10~20份;白炭黑,10~20份;钨酸镁,2~4份;氧化铜,7~9份;四氧化三铁,7 ~9份;氧化铝,6~8份;二氧化锰,5~7份;海泡石,钨酸镁重量份的3~5倍。
3. 作为催化剂。利用半导体材料钨酸镁催化超声降解有机染料金橙II,该方法以钨酸镁作为半导体催化剂,在无需添加任何辅助助剂条件下,其本身的成分和结构不会对环境造成污染和破坏,具有成本较低,可控性好,制备的材料纯度高、结晶好,重复利用率高的优点,适用于大规模工业化生产。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:将纳米钨酸盐半导体材料钨酸镁和有机染料金橙II混合放入容器中,在避光的条件下搅拌;将装有混 合液的容器放入超声装置中;钨酸镁的加入量为1g·L- 1;避光磁力搅拌0-180min;超声时间为1-24h;超声温度为10-50℃。
【参考文献】
[1] 田文斌, 张翠玲. 钨酸钡电子结构的第一性原理研究[J]. 重庆工商大学学报: 自然科学版, 2012, 29(10): 68-72.
[2] 孟偲, 董翠芝, 张明熹, 等. 钨酸盐功能材料的研究进展[J]. 稀有金属与硬质合金, 2016 (1): 25-29.
[3] 杨晓占;冯文林;陶传义;张建强;王柯;冯旭.一种钨酸镁红色荧光粉及其制备方法 . CN201510541408.4 ,申请日2015-08-28
[4] 殷冬枚.一种高性能辐射吸收复合材料及其制备方法. CN201610597233.3
,申请日2016-07-26
[5] 何玲玲;王志新;高峰伟;刘贤平;王新.利用半导体材料钨酸镁催化超声降解有机染料金橙II的方法. CN201611189676.5,申请日 2016-12-21