تانتالوم (V) اتوکسید : خواص، تولید، واکنش پذیری و کاربردها

 

تانتالوم (V) اتوکسید یک ترکیب آلی فلزی به شکل جامد بی رنگ است که در برخی از حلال های آلی حل می شود اما به راحتی هیدرولیز می شود. این ماده برای تهیه لایه های نازک اکسید تانتالیم (V) استفاده می شود.

 

این ماده در صنایع نیمه هادی، الکتروکرومیک و نوری به کار می رود. لایه های نازک تولیدی شده از این ماده کاربردهای متنوعی دارند. رسوب بخار شیمیایی امکان کنترل ضخامت لایه را در مقیاس نانومتر فراهم می کند. لایه های نازک فلزی مخلوط نیز از این ترکیب تهیه شده است.

 

یک کاربرد تحقیقاتی این ماده برای سنتز ترکیبات جدید با خواص شیمیایی یا هندسی غیرمعمول می باشد. اتوکسید تانتالوم (V) به عنوان پیش ماده مورد استفاده در تهیه فیلم های فوق العاده نازک اکسید تانتالوم و سایر لایه های حاوی تانتالوم عمل می کند که در نیمه رساناها کاربرد دارد.

 

همچنین از نانوذرات اکسید تانتالیم برای کاربردهایی در تصویربرداری استفاده می شود. این ماده به رطوبت و به هوا حساس است، بنابراین لازم است که ظرف حاوی این ماده را در مکانی خشک، با تهویه خوب و به دور از عوامل اکسید کننده ی قوی ذخیره و نگهداری نمایید.

 

خواص و مشخصات شناسایی تانتالوم (V) اتوکسید

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                 جامد و مایع بی رنگ فرمول شیمیایی                                                               C۱۰H۲۵O۵Ta
دانسیته (در ۲۵ درجه سانتیگراد)                                  (g/cm۳)۱.۵۶۶ وزن مولکولی                                                         (g/mol)406.25
نقطه ذوب                                                                   (۰C) 21 شماره (CAS No)                                                         ۶۰۷۴-۸۴-۶
حلالیت در آب                                                          واکنش می دهد. نام آیوپاک                                            Tantalum(V) ethoxide

 

الکوکسیدهای تانتال (V) معمولاً به صورت دیمر با مراکز فلزی تانتالوم شش مختصات هشت ضلعی تشکیل می دهند. اتم های اکسیژن اتوکسیدهای پل ساز، هر کدام به هر دو مرکز تانتال پیوند می خورند و این دو لیگاند از طریق پیوندهای کئوردیناسیونی به یکدیگر سیس می شوند.

 

روش تولید

 

روش های مختلفی برای تهیه اتوکسید تانتال (V) شناخته شده است که متاسنتز نمک از کلرید تانتالوم (V) به طور کلی موفق ترین متد می باشد. پنتاکلرید تانتالیم، یک نقطه شروع مناسب است. برای جلوگیری از تولید گونه های مخلوط کلرید – اتوکسید، معمولاً یک ترکیب بازی مانند آمونیاک به HCl آزاد شده اضافه می شود:

 

 ۱۰EtOH + Ta۲Cl۱۰ + ۱۰NH۳ → Ta۲(OEt)۱۰ + ۱۰NH۴Cl

 

همچنین می توان از متاتز نمک با استفاده از آلک اکسید فلز قلیایی استفاده کرد:

 

۱۰NaOEt + Ta۲Cl۱۰ → Ta۲(OEt)۱۰ + ۱۰NaCl

 

همان ترکیب را می توان به روش الکتروشیمیایی نیز تهیه کرد. دو معادله نیمه و معادله کلی برای این واکنش عبارتند از:

 

cathode: ۲EtOH + 2e → ۲EtO + H۲

anode: Ta → “Ta۵+” + ۵ e

overall: ۲Ta + 10EtOH → ۲″Ta۵+” + ۱۰EtO + ۵H۲ → Ta۲(OEt)۱۰ + ۵H۲

 

تولید تجاری اتوکسید تانتال (V) با استفاده از این روش الکتروشیمیایی در روسیه استفاده شده است. این ترکیب همچنین می تواند با واکنش مستقیم فلز تانتالیم با اتانول تهیه شود، در این صورت معادله کلی همان معادلی است که در بالا برای روش الکتروشیمیایی نشان داده شده است.

 

از دهه ۱۹۷۰، بایر المان در لورکوزن اتوکسید تانتالیم (V) تولید می کرد، اما پس از تجزیه بایر، تولید به Heraeus منتقل شد. در همین حال  Inorgtech (بعداً MultiValent) تولید خود را در سال ۱۹۷۴ در کمبریج انگلستان آغاز کرد. هر دو مسیر شامل واکنش مستقیم فلز کلراید با الکل در حضور حلال ها برای تولید محصولی با ۹۹.۹۹۹٪ + خلوص بوده است.

 

واکنش پذیری تانتالوم (V) اتوکسید

 

واکنش پذیری تانتالوم (V) اتوکسید

 

مهمترین واکنش آلکوکسیدهای تانتال، هیدرولیز برای تولید لایه های نازک و ژل اکسیدهای تانتالوم است. اگرچه این واکنش ها پیچیده هستند، تشکیل فیلم اکسید تانتال (V) توسط هیدرولیز را می توان با این معادله ساده توصیف کرد:

 

Ta۲(OC۲H۵)۱۰ + ۵H۲O → Ta۲O۵ + ۱۰C۲H۵OH

 

پوشش های نوری اتوکسید تانتالوم (V) را می توان با رسوب شیمیایی بخار با فشار کم تولید کرد. در فشارهای کم ۱.۳۳ میلی آمپر و دمای ۷۰۰ درجه سانتیگراد، ابتدا یک لایه نازک سیلیس با عمق مورد نظر با تجزیه تتراتوکسی سیلان، یا دی-بوتوکسییدیاکتوکسی سیلان،  رسوب می کند.

 

سپس اتاکسید تانتال (V) معرفی می شود. همانطور که در مورد اتو اکسید نیوبیوم (V)، پیش ماده اتوکسید به صورت حرارتی تجزیه می شود و با انتشار دی اتیل اتر، لایه اکسید تولید می کند:

 

Ta۲(OEt)۱۰ → Ta۲O۵ + ۵Et–O–Et

 

پیرولیز همچنین با رسوب بخار شیمیایی، یک فیلم اکسید تانتال (V) تولید می کند که در این صورت اتوکسید تانتال (V) کاملاً اکسید شده و دی اکسید کربن و بخار آب تولید می کند:

 

Ta۲(OC۲H۵)۱۰ + ۳۰O۲ → Ta۲O۵ + ۲۰CO۲ + ۲۵H۲O

لایه های نازک اکسید تانتولیم آمورف (V) را می توان با رسوب لایه اتمی یا تکنیک رسوب بخار شیمیایی پالسی تهیه کرد که در آن اتانکس تانتال (V) و کلرید تانتال (V) به طور متناوب اعمال می شود.

 

کاربردهای تانتالوم (V) اتوکسید

 

کاربردهای تانتالوم (V) اتوکسید

 

این ماده عمدتا برای تولید مواد لایه نازک اکسید تانتال (V) با رویکردهایی از جمله رسوب بخار شیمیایی، رسوب لایه اتمی، و فرآوری سل-ژل استفاده می شود. این مواد دارای کاربردهای نیمه هادی، الکتروکرومیک، و نوری هستند.

 

لایه های نازک اکسید تانتالیم (V) کاربردهای متنوعی دارند از جمله فیلم های نوری با ضریب شکست تا ۲.۰۳۹، به عنوان ماده دی الکتریک فیلم نازک در حافظه دسترسی تصادفی پویا و ترانزیستورهای اثر میدان نیمه هادی به کار می روند. روش انتخاب شده برای تهیه این مواد با توجه به خصوصیات مورد نظر تعیین می شود.

 

هیدرولیز مستقیم زمانی مناسب است که وجود آب باقیمانده یا استفاده از دمای بالا برای خشک شدن قابل قبول باشد. میکرو الگوها با استفاده از روش هیدرولیز با تشکیل یک لایه مونتاژ خود مونتاژ و پس از بازپخت در دمای بالا، می توانند با رسوب انتخابی سایت تولید شوند.

 

رسوب بخار شیمیایی امکان کنترل ضخامت فیلم در مقیاس نانومتر را فراهم می کند، که برای برخی از کاربردها ضروری است. پیرولیز مستقیم برای کاربردهای نوری مناسب است. تهیه لایه های نازک گشتاور تانتالات لیتیوم با استفاده از تانتالوم (V) اتوکسید اصلاح شده و استات لیتیوم، عنوان مقاله ای می باشد که در سال ۱۹۹۲ منتشر شده است که با کلیک بر اینجا می توانید به لینک آن دسترسی داشته باشید.

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

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