삼산화 텅스텐

3. 구조 및 특성

산화 텅스텐의 결정 구조는 온도에 따라 달라진다. 740℃ 이상에서는 정방정계, 330~740℃에서는 사방정계, 17~330℃에서는 단사정계, -50~17℃에서는 삼사정계, -50℃ 이하에서는 다시 단사정계이다.^[15] WO₃의 가장 일반적인 구조는 공간군 P2₁/n인 단사정계이다.^[14][20]

순수한 삼산화 텅스텐은 전기 절연체이다. 그러나, W₂₀O₅₈과 같이 산소가 부족하면 어두운 파란색에서 보라색을 띠며 전기를 전도한다. 이러한 산소 결핍 화합물은 삼산화 텅스텐과 이산화 텅스텐을 진공 상태에서 1000℃에서 결합하여 제조할 수 있다.

나트륨이 도핑된 산소 결핍 WO₃ 결정은 초전도체가 될 가능성이 제기되었다. 만약 이것이 사실로 확인된다면, 구리를 포함하지 않고, 상압에서 액체 질소의 끓는점보다 높은 임계 온도(T_c = 80–90 K)를 갖는 최초의 초전도 물질이 될 것이다.^[2][3]

3. 1. 결정 구조

3. 2. 전기적 특성

4. 제조

4. 1. 산업적 제조

4. 2. 실험실적 제조

5. 반응

삼산화 텅스텐은 탄소 또는 수소 기체로 환원되어 순수한 텅스텐 금속을 생성할 수 있다.

:2 WO₃ + 3 C → 2 W + 3 CO₂ (고온)

:WO₃ + 3 H₂ → W + 3 H₂O (550–850 °C)

6. 용도

삼산화 텅스텐은 텅스텐산염의 합성을 위한 출발 물질이다. 텅스텐산 바륨(BaWO4)은 X-선 스크린 형광체로 사용된다.^[17] 텅스텐산 리튬(Li2WO4) 및 텅스텐산 세슘(Cs2WO4)과 같은 알칼리 금속 텅스텐산염은 광물을 분리하는 데 사용할 수 있는 밀도가 높은 용액을 제공한다.^[17]

그 외의 응용 분야는 다음과 같다.

• 방염 직물^[16]
• 가스 센서 및 습도 센서^[4][17]
• 풍부한 노란색을 내는 세라믹 유약^[13][17]
• 스마트 윈도우와 같은 전자 변색 유리^[18][17]
• 광촉매 물 분해^[5][6][7][8]
• 귀금속을 대체하는 표면 증강 라만 분광법의 기질^{[9][10][11][12]}

6. 1. 텅스텐산염

6. 2. 기타 응용 분야

• 방염 직물^[16]
• 가스 센서 및 습도 센서^[4][17]
• 풍부한 노란색을 내는 세라믹 유약^[13][17]
• 스마트 윈도우와 같은 전자 변색 유리^[18][17]
• 광촉매 물 분해^[5][6][7][8]
• 표면 증강 라만 분광법의 기질^{[9][10][11][12]}

7. 한국에서의 연구 개발 동향

7. 1. 주요 연구 분야

7. 2. 연구 기관 및 기업

참조

_[1] 논문 All-Solid-Thin Film Electrochromic Devices Consisting of Layers ITO / NiO / ZrO2 / WO3 / ITO https://essuir.sumdu[...] 2013
_[2] 논문 Possible nucleation of a 2D superconducting phase on WO single crystals surface doped with Na 1999
_[3] 논문 Signatures of Filamentary Superconductivity up to 94 K in Tungsten Oxide WO_2.90 2020
_[4] 논문 Modelling the response of a tungsten oxide semiconductor as a gas sensor for the measurement of ozone 2002
_[5] 논문 Cs-Modified WO3 Photocatalyst Showing Efficient Solar Energy Conversion for O2 Production and Fe (III) Ion Reduction under Visible Light 2010
_[6] 논문 The photocatalytic activity of TiO2/WO3/noble metal (Au or Pt) nanoarchitectures obtained by selective photodeposition 2013
_[7] 논문 Synthesis of Shape-Tailored WO3 Micro-/Nanocrystals and the Photocatalytic Activity of WO3/TiO2 Composites 2016
_[8] 논문 Preparation of TiO2/WO3 composite photocatalysts by the adjustment of the semiconductors' surface charge 2016
_[9] journal Tuning Defects in Oxides at Room Temperature by Lithium Reduction 2018
_[10] journal Utilizing Chemical Raman Enhancement: A Route for Metal Oxide Support Based Biodetection 2011
_[11] journal Improved Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Sensitivity on Metallic Tungsten Oxide by the Synergistic Effect of Surface Plasmon Resonance Coupling and Charge Transfer https://www.nature.c[...] 2018
_[12] journal Electrical tuning of the SERS enhancement by precise defect density control http://www.unilim.fr[...] 2019
_[13] book Handbook of Inorganic Chemical Compounds https://books.google[...] McGraw-Hill 2009-06-06
_[14] book Tungsten: Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys, and Chemical Compounds Kluwer Academic
_[15] 논문 The O-W (oxygen-tungsten) system 1898
_[16] 간행물 Tungsten trioxide Merck 2006
_[17] 간행물 Tungsten Chemicals and their Applications https://www.itia.inf[...] International Tungsten Industry Association 2011
_[18] journal Effects of surface porosity on tungsten trioxide(WO3) films' electrochromic performance
_[19] book Handbook of Inorganic Chemicals McGraw-Hill 2003
_[20] book Tungsten: Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys, and Chemical Compounds Kluwer Academic 1999
_[21] 간행물 Tungsten trioxide 2006
_[22] 논문 2000
_[23] 웹사이트 ガスクロミック現象を応用した水素検知器の開発 https://www.taka.qst[...] 2006
_[24] PDF 光学的-電気的検知水素ガスセンサ https://shingi.jst.g[...] JST新技術発表会（東京理科大学基礎工学部材料工学科・西尾圭史） 2013