پنتاکسید تانتال : خواص، منابع و تولید، کاربردها

 

پنتاکسید تانتال یک ترکیب جامد سفید رنگ و پایدار است که نسبت به تمام مواد شیمیایی، به جزء محلول های قلیایی اسید هیدروفلوئوریک و کنسانتره بی اثر می باشد. این ماده با رسوب یک تانتال حاوی محلول اسید، فیلتر رسوب و کلسینگ کیک فیلتر تولید می شود و اغلب با توجه به کاربردهایش به شکل پودر آماده می گردد.

 

اکسید تانتالوم یک منبع تانتالوم حرارتی بسیار نامحلول است که برای کاربردهای صنعت شیشه، نوری و سرامیک مناسب است. این ماده در سال ۱۸۰۲ توسط آندرس اکبرگ، عضو آکادمی سلطنتی علوم سوئد، در نمونه مواد معدنی پگمیت کشف شد.

 

ترکیبات اکسیدی رسانای برق نیستند. با این وجود، اکسیدهای پودر ساخته شده با خلوص بالا پروسکیت (۹۹.۹۹۹٪) اکسید تانتالوم  از نظر الکترونیکی کاربرد کاتدیک در سلول های سوختی اکسید جامد و سیستم های تولید اکسیژن را دارند. آنها ترکیباتی هستند که حداقل حاوی یک آنیون اکسیژن و یک کاتیون فلزی هستند.

 

این ترکیبات به طور معمول در محلول های آبی حل نمی شوند و بسیار پایدار هستند و در ساختارهای سرامیکی مانند تولید کاسه های سفالی و صنعت الکترونیک پیشرفته و همچنین در اجزای ساختاری با وزن سبک در هوا و فضا و کاربردهای الکتروشیمیایی مانند سلول های سوختی که در آنها رسانایی یونی نیاز است، مفید می باشند.

 

خواص و مشخصات شناسایی پنتاکسید تانتال

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                      پودر سفیدرنگ فرمول شیمیایی                                                                      Ta۲O۵
دانسیته (فاز α)                                                        (g/cm۳)۸.۳۷ وزن مولکولی                                                       (g/mol)441.893
نقطه ذوب                                                                 (۰C) 1872 شماره (CAS No)                                                        ۱۳۱۴-۶۱-۰
حلالیت در آب                                                             بسیار کم نام آیوپاک                                                Tantalum(V) oxide

 

خواص الکترونی چند شکلهای پنتاکسید تانتال از محاسبات اصول اولیه، عنوان مطالعه ای است که در سال ۲۰۱۴ منتشر شده است. این ترکیب شیمیایی به دلیل ویژگی های جذاب آن در فیلم های دی الکتریک، پوشش های ضد انعکاس و حافظه سوئیچینگ مقاوم، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است.

 

اگرچه ساختارهای متبلور مختلفی از پنتا اکسید تانتالوم گزارش شده است، اما خواص ساختاری، الکترونیکی و نوری آن همچنان یک موضوع تحقیق است. در این مطالعه با استفاده از محاسبات اصول اولیه بر اساس تئوری عملکرد چگالی و روش GW، خواص الکترونیکی و نوری ساختارهای این ماده بلوری و آمورفبررسی شده است.

 

منابع و تولید تانتالیوم پنتا اکسید

 

منابع و تولید تانتالیوم پنتا اکسید

 

تانتالوم در مواد معدنی تانتالیت و کلمبیت (کلمبیوم یک نام قدیمی برای نیوبیوم است) وجود دارد که در پگماتیت ها، و تشکیل سنگ آذرین رخ می دهد. به مخلوط های کلمبیت و تانتالیت کلتان گفته می شود. تانتالیت را آندرس گوستاف اکبرگ در یتربی سوئد و کیموتو فنلاند کشف کرد. مواد معدنی میکرولیت و پیروکلر به ترتیب تقریباً ۷۰٪ و ۱۰٪ فلز Ta دارند.

 

سنگ معدن تانتال اغلب حاوی مقادیر قابل توجهی نیوبیم است که خود یک فلز ارزشمند است. به همین ترتیب، هر دو فلز استخراج می شوند تا بتوانند به فروش برسند. روند کلی یکی از روش های هیدرومتالورژی است و با یک مرحله شستشو آغاز می شود، که در آن سنگ معدن با اسید هیدروفلوئوریک و اسید سولفوریک تحت تصفیه قرار می گیرد و برای تولید فلوریدهای هیدروژن محلول در آب، مانند هپتافلوروتانالات به کار می رود. این فرایند پالایش اجازه می دهد تا فلزات از ناخالصی های مختلف غیر فلزی موجود در سنگ جدا شوند:

 

فرایند پالایش

 

سپس هیدروژن فلوریدهای تانتالم و نیوبیوم با استفاده از حلال های آلی، مانند سیکلوهگزانون یا متیل ایزوبوتیل کتون، از محلول آبی با استخراج مایع خارج می شوند. این مرحله امکان حذف ساده ناخالصی های مختلف فلزی (به عنوان مثال آهن و منگنز) را فراهم می کند که به صورت فلوراید در فاز آبی باقی می مانند.

 

فرایند جداسازی:

 

سپس جدا شدن تانتالوم و نیوبیوم با تنظیم pH حاصل می شود. نیوبیم به سطح اسیدیته بالاتری نیاز دارد تا در فاز آلی محلول باقی بماند و از این رو می تواند با استخراج در آب اسیدی کمتر به طور انتخابی حذف شود. محلول خالص فلوراید هیدروژن تانتالوم سپس با آمونیاک آبی خنثی می شود و اکسید تانتالیم هیدراته (Ta۲O۵(H۲O)x) را تشکیل می دهد، که به پنتاکسید تانتال کلسینه می شود، همانطور که در معادلات زیر شرح آمده است:

 

H۲[TaF۷] + ۵H۲O + 7NH۳ → ۱/۲Ta۲O۵(H۲O)۵ + ۷NH۴F

 

Ta۲O۵(H۲O)۵ → Ta۲O۵ + ۵H۲O

 

اکسید تانتالیم خالص طبیعی به عنوان ماده معدنی تانتیت شناخته می شود، اگرچه بسیار نادر است. از اکسید تانتالوم اغلب در الکترونیک استفاده می شود که اغلب به صورت لایه های نازک هستند. این ماده برای این کاربردها می تواند توسط MOCVD (یا تکنیک های مرتبط) تولید شود که شامل هیدرولیز هالیدهای فرار یا الکوکسیدهای آن است:

 

Ta۲(OEt)۱۰ + ۵ H۲O → Ta۲O۵ + ۱۰ EtOH

 

 ۲TaCl۵ + ۵H۲O → Ta۲O۵ + ۱۰HCl

 

کاربردهای پنتاکسید تانتال

 

کاربردهای پنتاکسید تانتال

 

بر اساس گزاش taniobis پنت اکسید تانتالوم در تولید تک بلورهای تانتالات لیتیوم استفاده می شود. این تک کریستال ها به صورت ویفر برش خورده و به عنوان بستر تولید فیلترهای موج صوتی سطح (فیلترهای SAW) استفاده می شوند.

 

این ترکیبات در دستگاه های تلفن همراه مانند تلفن های هوشمند، رایانه های لوحی، اولترابوک ها، برنامه های GPS و کنتورهای هوشمند مورد استفاده قرار می گیرند. در این دستگاه ها آنها از کنترل دقیق فرکانس، انتخاب بهینه و کاهش اختلال اطمینان حاصل می کنند.

 

با توجه به خصوصیات بالای کریستالی و عملکرد مطلوب این ماده، شرکت TANIOBIS با همکاری تولیدکنندگان برجسته تک بلور، پنتوکسیدهای تانتالیوم فوق خالص را تولید کرده است که به دلیل توزیع کم اندازه دانه، از ویژگی های جریان الکتریکی خوب برخوردار می باشند.

 

خصوصیات فیزیکی این اکسیدها علاوه بر تأمین این نیازهای خلوص شیمیایی، عملکرد بهینه و عملکرد بلوری را نیز تضمین می کنند. پنتوکسیدهای تانتالیم در تولید اهداف پاششی استفاده می شوند، که با استفاده از آنها لایه های ضد بازتاب به لنزهای نوری با استفاده از رسوب بخار فیزیکی (PVD) اعمال می شود.

 

در همه این کاربردها  درجه بالای خلوص شیمیایی پنتا اکسید تانتالیم بهترین عملکرد را تضمین می کند. علاوه بر مورفولوژی منظم ذرات ، TANIOBIS همچنین پنتوکسیدهای کروی تانتال را تأمین می کند. به دلیل ویژگی های الکتریکی خوب و تراکم ته نشینی بالا، می توان از آنها در برنامه های دیگر به عنوان پودر اسپری نیز استفاده کرد.

 

لایه های نازک پنتاکسید تانتالم

 

لایه های نازک پنتاکسید تانتالم

 

مقاله ای مروری با عنوان، تهیه و خواص فیلم های نازک پنتوکسید تانتالیم برای کاربرد در مدارهای فوق العاده مقیاس بزرگ (ULSI) در سال ۱۹۹۹ منتشر شده است. لایه های نازک های نازک حاصل از این ماده به سرعت به یک زمینه مهم تحقیق و توسعه برای علوم پایه و علمی با پیش بینی ایجاد نسل جدیدی از دستگاه های میکرو پیشرفته برای کاربردهای الکترونیکی تبدیل شده اند.

 

این مقاله یک بررسی گسترده از وضعیت فعلی و روند آینده لایه های نازک Ta۲O۵ به عنوان یک ماده دی الکتریک ذخیره سازی بسیار امیدوار کننده برای برنامه های حافظه دسترسی تصادفی پویا با چگالی بالا ارائه می دهد.

 

روش های مختلف پردازش مواد فیلم نازک به طور خلاصه در این کار بررسی می شود. خصوصیات فیزیکی، الکتریکی و دی الکتریک لایه های نازک پنتاکسید تانتال با مثال های خاصی از مطالعات اخیر و سازوکارهای هدایت مرتبط نیز در این مقاله بحث شده اند.

 

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

خرید مواد شیمیایی از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.