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-oxid.png/500px-Kristallstruktur_Niob(V)-oxid.png)
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| 名前 | |
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| IUPAC名
ニオブ(V)酸化物
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| その他の名前
五酸化ニオブ
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ECHA 情報カード | 100.013.831 |
パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| ニオブ2O5 | |
| モル質量 | 265.81 グラム/モル |
| 外観 | 白色直交実線 |
| 密度 | 4.60グラム/ cm3 |
| 融点 | 1,512 °C (2,754 °F; 1,785 K) |
| 不溶性の | |
| 溶解度 | HFに可溶 |
磁化率（χ）
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-10·10 −6 cm 3 /モル[1] |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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五酸化ニオブは、化学式Nb 2 O 5の無機化合物です。無色、不溶性、非反応性の固体で、ニオブを含む他の化合物や材料の最も一般的な前駆物質です。主に合金化に使用され、コンデンサ、光学ガラス、ニオブ酸リチウムの製造などの特殊な用途にも使用されています。[2]
構造
ニオブには多くの多形体があり、その全ては主に八面体配位のニオブ原子に基づいています。 [ 3 ] [4]多形体は様々な接頭辞で識別されます。 [3] [4]最も一般的に見られる形は単斜晶系H- Nb 2 O 5で、28個のニオブ原子と70個の酸素を含む単位格子を持つ複雑な構造をしており、ニオブ原子のうち27個は八面体配位、1個は四面体配位です。[5]特性が明らかにされていない固体水和物Nb 2 O 5 · n H 2 O、いわゆるニオブ酸（以前はコロンビック酸と呼ばれていました）があり、HFに溶解した五塩化ニオブまたはNb 2 O 5の塩基性溶液を加水分解することで調製できます。[6]
溶融五酸化ニオブは結晶形態よりも平均配位数が低く、その構造は主にNbO 5とNbO 6の多面体で構成されています。[7]
生産
加水分解
Nb 2 O 5は、アルカリ金属ニオブ酸塩、アルコキシド、またはフッ化物を塩基で加水分解することによって製造されます。このような一見単純な手順により、焼成可能な水和酸化物が得られます。純粋な Nb 2 O 5 は、NbCl 5の加水分解によっても製造できます。[8]
- 2 NbCl 5 + 5 H 2 O → Nb 2 O 5 + 10 HCl
ゾルゲル法による製造方法としては、酢酸の存在下でニオブアルコキシドを加水分解し、続いてゲルを焼成して斜方晶系のT -Nb 2 O 5を生成する方法が報告されている[3 ] 。[9]
酸化
Nb 2 O 5 はニオブの最も一般的で強固な化合物であるため、その形成には実用的なものから難解なものまで多くの方法が存在する。例えば、この酸化物はニオブ金属が空気中で酸化されると生成される。 [10]二酸化ニオブNbO 2が空気中で酸化されると、多形 L-Nb 2 O 5が形成される。[11]
ナノサイズの五酸化ニオブ粒子は、ナノ構造ニオブ酸塩の合成の一環として、 NbCl 5の LiH 還元とそれに続く空気酸化によって合成されました。 [引用が必要]
反応
Nb 2 O 5はHFの攻撃を受け、溶融アルカリに溶解する。[6] [10]
金属への還元
Nb 2 O 5への変換は、ニオブ金属の工業生産の主な方法です。1980年代には、金属への還元に年間約15,000,000 kgのNb 2 O 5が消費されました。 [12]主な方法は、この酸化物をアルミニウムで還元することです。
- 3 Nb 2 O 5 + 10 Al → 6 Nb + 5 Al 2 O 3
代替法だがあまり実践されていない方法としては、炭素による還元を経て進行し、2段階バルケ法の基礎となる炭素熱還元法がある。[13] [14]
- Nb 2 O 5 + 7 C → 2 NbC + 5 CO （真空下で1800℃に加熱）
- 5 NbC + Nb 2 O 5 → 7 Nb + 5 CO
ハロゲン化物への変換
Nb 2 O 5をハロゲン化物に変換する方法は数多く知られている。主な問題は、オキシハロゲン化物を生成するための反応が不完全であることだ。実験室では、塩化チオニルを用いて変換を行うことができる。[15]
- Nb 2 O 5 + 5 SOCl 2 → 2 NbCl 5 + 5 SO 2
Nb 2 O 5 はCCl 4と反応してオキシ塩化ニオブNbOCl 3を生成します。
ニオブ酸への変換
Nb 2 O 5を200℃でNaOH水溶液で処理すると結晶性のニオブ酸ナトリウムNaNbO 3が得られるが、 KOHとの反応では可溶性のリンドクヴィスト型ヘキサニオブ酸塩Nbが得られる。
6お8−19
歳[ 16 ] LiNbO 3やLi 3 NbO 4などのニオブ酸リチウムは、炭酸リチウムとNb 2 O 5の反応によって製造できる。[17] [18]
還元ニオブ酸化物への変換
高温でH2を還元するとNbO2が得られる: [10]
- Nb2O5 + H2 → 2NbO2 + H2O
一酸化ニオブはアーク炉を用いた均化反応によって生成される。 [19]
- Nb 2 O 5 + 3Nb → 5 NbO
最初の超伝導酸化物の一つであるバーガンディ色のニオブ(III)酸化物は、均化反応によって再び合成することができる。[18]
- Li 3 NbO 4 + 2 NbO → 3 LiNbO 2
用途
五酸化ニオブは主にニオブ金属の製造に使用されますが[12]、光学ガラスやニオブ酸リチウムの製造にも特殊な用途があります[2]。
Nb 2 O 5の薄膜はニオブ電解コンデンサの誘電体層を形成します。
Nb2O5は、その整然とした結晶構造により、 200mA g -1で400サイクルにわたって225mAh g -1の充電速度と99.93%のクーロン効率を可能にすることから、リチウムイオン電池のアノードとしての使用が検討されている。[20]
外部リンク
- ニオブの基礎情報と研究データ
参考文献
- ^ 「化学と物理学のハンドブック第102版」CRC Press。
- ^ ab Francois Cardarelli (2008)マテリアル ハンドブックSpringer London ISBN 978-1-84628-668-1
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- ^ ab Wells AF (1984)構造無機化学第5版 Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ Gatehouse, BM; Wadsley, AD (1964-12-01). 「高温形態の五酸化ニオブの結晶構造」. Acta Crystallographica . 17 (12). 国際結晶学連合 (IUCr): 1545–1554. doi :10.1107/s0365110x6400384x. ISSN 0365-110X.
- ^ ab DA Bayot および MM Devillers、「固体化学研究の進歩におけるNb ベースの多金属酸化物の調製のための前駆体経路」、Arte M. Newman、Ronald W. Buckley、(2007)、Nova Publishers、 ISBN 1-60021-313-8
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