三氧化二鉍

化合物

三氧化二鉍是一種無機化合物,化學式為Bi2O3,是最重要的化合物之一,雖然三氧化二鉍可以從天然的鉍華(一種礦物)取得,但是它主要的來源通常是煉時的副產物,或直接燃燒(藍色火焰)得到。

三氧化二鉍
IUPAC名
Bismuth trioxide
Bismuth(III) oxide
Bismite
別名 鉍華
識別
CAS號 1304-76-3  checkY
PubChem 14776
ChemSpider 14093
SMILES
 
  • O=[Bi]O[Bi]=O
InChI
 
  • 1/2Bi.3O/rBi2O3/c3-1-5-2-4
InChIKey WMWLMWRWZQELOS-JOBWJGIYAA
性質
化學式 Bi2O3
莫耳質量 465.96 g·mol⁻¹(Bi=89.70%, O=10.30%
外觀 黃色晶體或粉末
密度 8.9 g/cm3 (固)
熔點 817°C (1,503 °F; 1,090 K) [1]
沸點 1890°C
溶解性(其他溶劑) 不可溶
磁化率 -83.0·10−6 cm3/mol
結構
晶體結構 單斜
配位幾何 類八面體
危險性
歐盟分類 未列明
NFPA 704
0
1
0
 
閃點 不可燃
相關物質
其他陰離子 三硫化二鉍
其他陽離子 三氧化二砷三氧化二銻
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

製備

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三氧化二鉍可以通過干法或濕法製備。

干法通常是熔化鉍,在反應爐中通入高壓的純氧,使之燃燒得到。或者在常溫下,用鉍鹽和氫氧化鈉在有分散劑的條件下固相反應得到[2]

濕法在溶液中反應,如在強鹼中,Bi3+被直接轉換為Bi2O3[2]。也有文獻利用兩步反應得到氧化鉍,如用濃度較低的NaOH溶液和Bi(NO3)3反應,先沉澱出鹼式硝酸鉍,洗滌沉澱,再用NaOH轉化為Bi2O3[3];又如先用氨水和硝酸鉍溶液反應,沉澱出氫氧化鉍,再灼燒進而得到Bi2O3[4]

物理性質

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三氧化二鉍為淡黃色熱色性固體,加熱時變為橙色,繼續加熱變為紅棕色,冷卻時恢復顏色[5]。它通常以α、β、γ和δ這4種晶型存在,其中α型低溫穩定,在724℃轉變為δ型。ε型[6]和ω型[7]也有報道。

化學性質

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Bi2O3可溶於酸,不溶於鹼。和酸反應生成鉍鹽[8]

Bi2O3 + 6 HNO3 → 2 Bi(NO3)3 + 3 H2O

Bi2O3和NaOCl反應,可以得到一種棕褐色物質,可能是Bi2O5[8]

Bi2O3可以被大部分還原劑還原,如C、CH4等。

一些材料上用的Bi2O3薄膜具有電致變色現象,發生的化學反應為[9]

Bi2O3(透明) + x Li+ + x e- ↔ LixBi2O3(暗棕色)

應用

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三氧化二鉍可以應用於電子陶瓷粉體材料、電解質材料、光電材料、高溫超導材料和催化劑等領域[10]

參考資料

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  1. ^ Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. 2003: 243 [2009-06-06]. ISBN 0-07-049439-8. (原始內容存檔於2021-04-27). 
  2. ^ 2.0 2.1 荊輝華. 納米氧化鉍的製備及表徵[D]. 中南大學. 2011: 6-9. 1.3.3 氧化鉍的製備方法概述
  3. ^ 孫璐薇, 何永, 付雲德 等. 納米氧化鉍研究[J]. 傳感器技術. 2009, 19(1): 21-22
  4. ^ 俞章毅. 一種製備高純氧化鉍工藝的研究[J]. 化工時刊. 2006. 20(7): 34-35
  5. ^ Yashima M, Ishimura D.Crystal structure and disorder of the fast oxide-ion conductor cubic Bi2O3 [J].Chemical Physics Letters. 2003, 378(3-4): 395—399
  6. ^ Cornei N, Tancret N, Abraham F, et a1.New ε-Bi2O3 Metastable Polymorph[J]. Inorganic Chemistry. 2006, 45(13): 4886-4888
  7. ^ Gualtieri A F. Powder X-ray diffraction data for the new polymorphic compound ω一BiO[J].Powder Diffraction.1997, 12: 9
  8. ^ 8.0 8.1 無機化學叢書 第四卷 氮 磷 砷分族. 科學出版社. 4.5 鉍的氧化物及含氧化合物. pp.386-387. ISBN 978-7-03-030548-0 . 2012年3月印刷
  9. ^ 儲艷秋, 吳波, 吳梁 等. 脈衝雷射沉積製備氧化鉍薄膜的電致變色性質[J]. 物理化學學報. 2007, 23(11): 1787-1791
  10. ^ 李衛, 周科朝, 楊華. 氧化鉍的應用研究進展[J]. 材料科學與工程學報. 2004. 22(1): 154-156