钨酸镉

【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（WO^2-4 ）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。

钨酸镉化学式CdO₄W，分子量 360.24900，粉末。众所周知，钨酸镉属于典型的自激活材料，由于它在闪烁体领域的不可替代性而被广泛研究，该研究主要集中于下转换发光，即在紫外光的激发下，其内部基团电子会产生跃迁，发射出可见波段的光。但是，对于上转换钨酸镉发光材料的研宄目前还比较少。即在钨酸镉中掺入稀土离子，钨酸镉本身不发光，它只是为杂质离子提供稳定的晶体场，在红外线的激发下，稀土离子之间的跃迁使钨酸盐呈现特殊的发光。

【制备】^[3]

合成钨酸镉晶体的初始原料为CdNO₃·4H₂O 和WO₃，纯度分别为99.0%、99.9%。首先准确称取一定量的WO3，按化学反应计量比加入稍过量的浓氨水及一定量的去离子水，密闭加热反应一段时间得到澄清的溶液，用稀硝酸溶液调节溶液的初始pH = 9.0，配成浓度约为0.40 mol /L 的钨酸铵溶液。同时利用CdNO₃·4H₂O 配成浓度为0.6 mol /L 的溶液作为沉淀剂。采用正向滴定法，将硝酸镉溶液滴加到剧烈搅拌的钨酸铵溶液中。在滴定反应的过程中，用pH 计测量并控制反应体系的pH 值，利用稀氨水保持混合溶液的pH = 8.5～9.0。将获得的沉淀多次水洗，抽滤后100 ℃烘干，然后1000 ℃烧结4 h，得到致密的白色料锭钨酸镉。

【应用】^[3][4]

钨酸镉可用于荧光涂料。X线荧光屏。闪烁计数器。磷光体。有机反应催化剂。钨酸镉属于白鹤矿结构，具有优良的光致发光性能，钨酸镉是典型的自激活材料，具有较高的射线吸收系数、辐射长度短等优点，在紫外光照射下发出浅蓝至黄色范围内的光，在闪烁器的应用上无法被其他材料所取代，与晶体相比，晶体的衰减时间较长，但是，由于其在生产成本控制、光输出效率等方面的的优势完全足以使它成为制备探测器的首选晶体另外，制成纳米级尺寸掺杂稀土离子的发光材料在灯用荧光粉、超大屏幕显示领域由于其优异的发光性质存在着极大的应用价值。

钨酸镉可用于制备光学材料，采用熔盐法制得了棒状钨酸镉纳米晶粉末并进行表征，结果表明，钨酸镉在245nm紫外光激发下存在480nm左右的发射峰，在煅烧温度500℃、煅烧时间3小时下制得样品的发光强度最强；且在相同煅烧温度下，煅烧时间越长，样品的发光强度越弱。当煅烧时间相同时，煅烧温度为500℃时样品的发光最强，温度升高或降低，其发光强度均会减弱。

此外，钨酸镉被认为是构建新型高效光催化复合材料的良好载体。到目前为止，多种钨酸镉基的光催材料，如CdS/钨酸镉、g−C3N4/钨酸镉、钨酸镉/Bi₂O₂CO₃C₃N₄/CdS/钨酸镉、WO₃/钨酸镉等已经被制备。如一种钨酸镉修饰的银/碘化银复合材料及其制备方法和应用，该复合材料包括钨酸镉和银/碘化银材料，银/碘化银材料负载在钨酸镉上，银/碘化银材料由Ag纳米颗粒和碘化银组成。所述钨酸镉修饰的银/碘化银复合材料中，所述Ag纳米颗粒的质量百分含量为0.3%～1.5%，所述碘化银的质量百分含量为21.3%～90.3%，所述钨酸镉的质量百分含量为8.2%～78.3%。所述钨酸镉修饰的银/碘化银复合材料的比表面积为0.075 m²/g～5.45 m²/g，平均孔径为2.30 nm～14.62 nm，孔容为0.0005 cm³/g～0.0192 cm³/g；所述银/碘化银材料为颗粒状，直径为200 nm～800 nm；所述钨酸镉为纳米棒状，长度为200 nm～400 nm，直径为50 nm～100 nm。性能好、稳定性和抗光腐蚀能力强、循环利用性好等优点。

【参考文献】

[1] 田文斌， 张翠玲. 钨酸钡电子结构的性原理研究[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] 张敬富, 潘金根, 娄丙谦, 等. 钨酸镉单晶的提拉法生长[J]. 人工晶体学报, 2014, 43(6): 1336-1340.

[4]袁兴中;吴志斌;曾光明;蒋龙波;张进;熊婷;王侯;夏琦;于瀚博.钨酸镉修饰的银/碘化银复合材料及其制备方法和应用. CN201711114483.8，申请日2017-11-13