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草酸铌在精细功能材料中的应用

能源、信息和材料是现代文明的三大支柱,而材料又是一切技术发展的物质基础。功能材料是指具有特定光、电、磁、声、热、湿、气、生物等特性的功能材料。这些材料在能源、计算技术、通信、电子、激光、空间、医药等现代技术中有广泛的应用。

钽铌在功能材料,特别是精细功能材料(导电陶瓷、介电铁电陶瓷、铁氧体)、功能转换材料(热电材料、压电材料、热释电材料、光电材料)、功能薄膜材料(光学薄膜、磁性薄膜、导电薄膜、介电薄膜)、功能催化材料等领域都有广泛的应用。

草酸铌作为一种可溶性的铌化合物,在功能材料制备方面越来越受到重视。草酸铌可以用于催化剂、介电材料、铁氧体的制备,还是优良的五氧化二铌的前驱体材料。

一、草酸铌的性质

草酸铌为白色晶体型粉末,呈弱酸性,对人体皮肤和呼吸道有一定危害。可溶于水。

草酸铌的一个重要性质是可溶于水,草酸铌在水中的溶解度并不大,20℃时在水中的Nb含量不到5g/l。随着研究的深入,开始在草酸铌制备过程中引入氨,因此草酸铌便具有了更加复杂的结构,而其在水中的溶解度变的更大,20℃时在水中的Nb含量超过20g/l,随着温度的升高水中的Nb含量会更高,80℃以上时草酸铌在溶液中不能稳定存在,会生成白色的Nb(OH)5。

草酸铌溶解在水中,当氨含量和铌含量一定时,随着溶解量的增大,溶液酸度呈线性上升。

二、草酸铌在催化剂中的应用

1、铌在催化剂中铌作为活性相、催化相和支撑相,作为活性相它促进化学反应,作为催化相它强化反应活性/选择性并能使活性相作用更强;作为支撑相它具有较高表面积来支撑活性相/催化相。草酸铌是作为氧化铌的前驱体应用于催化剂中的,可溶性的草酸铌能够和具有相同原子大小的可溶性金属化合物均匀混合,再经过一系列物理化学处理后铌或氧化铌可以和别的元素生成相应的铌化合物发挥其催化作用。

利用草酸铌制备的催化剂可用于催化脂化反应、催化缩醛反应、催化缩酮反应及其它有机反应中的氢化、烃化、烷化等。随着研究的深入,今后草酸铌在催化反应中的应用将更加广泛。

2、草酸铌在介电材料中的应用

铌在介电材料中主要应用于电容器陶瓷,添加了铌的化合物,其介电常数较大,草酸铌是优良的氧化铌的前驱体,他转变为氧化铌的温度低,具有的水溶性使其在材料中的分部更加均匀。因此在介电材料生产过程中添加草酸铌,可以使电子元器件电损耗更小、磁导率更大、体积更小,很好的提升电子元器件的性能。

3、草酸铌在铁氧体中的应用

利用草酸铌具有的水溶性,在铁氧体中填加细小而又分布均匀的铌离子对提高铁氧体性能有较重要的作用,有助于提高材料的均匀性,能减少铁氧体在高频时的能量损耗,并在较宽的频率范围内提高其磁导率,水溶性的草酸铌还有其他特点,如便于处理,减小了危害等。

4、草酸铌应用于高纯氧化物的生产

草酸铌是优良的氧化铌的前驱体,他在400℃时分解为氧化铌,用草酸处理氢氧化铌,在冷却下生成草酸铌结晶,用5O~55的草酸乙醇溶液洗涤。从杂质含量来看,完全可以采用草酸铌进行高纯氧化铌的生成。