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五氧化二钽

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五氧化二钽
英文名 Tantalum pentoxide
别名 钽酸酐、钽酐
识别
CAS号 1314-61-0  checkY
PubChem 518712
ChemSpider 452513
SMILES
 
  • O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O
InChI
 
  • 1S/5O.2Ta
性质
化学式 Ta2O5
摩尔质量 441.893 g·mol⁻¹
外观 白色无味粉末
密度 8.20 g/cm3 [1]
熔点 1872 °C
溶解性 难溶于水、乙醇、多数酸,
可溶于热浓氢氟酸
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

五氧化二钽(化学式:Ta2O5)是最常见的氧化物,也是钽在空气中燃烧生成的最终产物。

性质

白色无色结晶粉末。在1000~1200℃时仍保持白色,进一步升高温度则变为灰色。已知有两种变体:(高温型)和 (低温型),从 -型转化为 -型的温度为1360±5℃。-型的熔点为1872±10℃,相对密度8.37;-型的熔点为1785±30℃,相对密度8.18。 在熔融前已经转变成无定形的五氧化二钽,无定形体相对密度7.3。[2]

五氧化二钽的化学性质不活泼。它是两性氧化物,难溶于水、碱液或稀无机酸,可溶于氢氟酸、熔融氢氧化钠氢氧化钾硫酸氢钾焦硫酸钾。加热时不被氯化氢溴化氢腐蚀。在氢氟酸中,随氟化钾浓度不同可结晶出组成不同的氟钽酸钾复盐。与氯化剂作用一般生成五氯化钽。高温下与反应生成碳化钽。一般不能被氢气还原,但在氢气氛中用碳还原五氧化二钽,可得一氧化钽[2]

制取

可由在空气或氧气中完全燃烧,氢化钽氮化钽碳化钽的氧化,乙醇钽的水解,或五氧化二钽的水合物在空气中灼烧脱水制取。工业上由钽铁矿碱熔并分去其他金属而制得。

用途

电子产品

10 μF × 30 V钽质电容器

五氧化二钽可用于电子产品,尤其是电容器中。钽质电容器可用于汽车电子手机寻呼机、电子电路、薄膜元件和高速工具。在1990年代,五氧化二钽也用于动态随机存取存储器的电容器中。[3][4]

此外,五氧化二钽还用于CMOS非易失性存储器[5][6]可变电阻式存储器中。[7]

其它

Ta2O5较高的折射率使其可用于制造镜头玻璃[8][9]它也用于制造从近紫外线到近红外线增透膜[10]

参见

参考资料

  1. ^ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398
  2. ^ 2.0 2.1 罗裕基. 《无机化学丛书》第八卷:钛分族、钒分族、铬分族. 北京: 科学出版社. 1998年9月: 356–358. ISBN 7-03-005554-3. 
  3. ^ Ezhilvalavan, S.; Tseng, T. Y. Preparation and properties of tantalum pentoxide (Ta2O5) thin films for ultra large scale integrated circuits (ULSIs) application - a review. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 1999, 10 (1): 9–31. doi:10.1023/A:1008970922635. 
  4. ^ Chaneliere, C; Autran, J L; Devine, R A B; Balland, B. Tantalum pentoxide (Ta2O5) thin films for advanced dielectric applications. Materials Science and Engineering: R. 1998, 22 (6): 269–322. doi:10.1016/S0927-796X(97)00023-5. 
  5. ^ Wang, X; et al. A Novel MONOS-Type Nonvolatile Memory Using High-κ Dielectrics for Improved Data Retention and Programming Speed. IEEE Transactions on Electron Devices. 2004, 51 (4): 597–602. Bibcode:2004ITED...51..597W. doi:10.1109/TED.2004.824684. 
  6. ^ Zhu, H; et al. Design and Fabrication of Ta2O5 Stacks for Discrete Multibit Memory Application. IEEE Transactions on Nanotechnology. 2013, 12 (6): 1151–1157. Bibcode:2013ITNan..12.1151Z. doi:10.1109/TNANO.2013.2281817. 
  7. ^ Lee, M-.J; et al. A fast, high-endurance and scalable non-volatile memory device made from asymmetric Ta2O5−x/TaO2−x bilayer structures. Nature Materials. 2011, 10 (8): 625–630. Bibcode:2011NatMa..10..625L. PMID 21743450. doi:10.1038/NMAT3070. 
  8. ^ Fairbrother, Frederick. The Chemistry of Niobium and Tantalum需要免费注册. New York: Elsevier Publishing Company. 1967: 1–28. ISBN 978-0-444-40205-9. 
  9. ^ Musikant, Solomon. Optical Glas Composition. Optical Materials: An Introduction to Selection and Application. CRC Press. 1985: 28. ISBN 978-0-8247-7309-0. 
  10. ^ TANTALUM OXIDE FOR OPTICAL COATING Applications. Materion. [April 1, 2021]. (原始内容存档于2022-12-05).