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三氧化二铋
三氧化二鉍是一种無機化合物，化学式为Bi2O3，是鉍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銅或鉛时的副產物，或直接燃燒鉍（藍色火焰）得到。
| 三氧化二铋 | |
|---|---|
| IUPAC名 Bismuth trioxide Bismuth(III) oxide Bismite | |
| 别名 | 铋华 |
| 识别 | |
| CAS号 | 1304-76-3 |
| PubChem | 14776 |
| ChemSpider | 14093 |
| SMILES |
|
| InChI |
|
| InChIKey | WMWLMWRWZQELOS-JOBWJGIYAA |
| 性质 | |
| 化学式 | Bi2O3 |
| 摩尔质量 | 465.96 g·mol⁻¹（Bi=89.70%, O=10.30%） |
| 外观 | 黄色晶体或粉末 |
| 密度 | 8.9 g/cm3 (固) |
| 熔点 | 817°C (1,503 °F; 1,090 K) [1] |
| 沸点 | 1890°C |
| 溶解性（其他溶剂） | 不可溶 |
| 磁化率 | -83.0·10−6 cm3/mol |
| 结构 | |
| 晶体结构 | 单斜 |
| 配位几何 | 类八面体 |
| 危险性 | |
| 欧盟分类 | 未列明 |
| NFPA 704 | 0 1 0 |
| 闪点 | 不可燃 |
| 相关物质 | |
| 其他阴离子 | 三硫化二铋 |
| 其他阳离子 | 三氧化二砷，三氧化二锑 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
制备
三氧化二铋可以通过干法或湿法制备。
干法通常是熔化铋，在反应炉中通入高压的纯氧，使之燃烧得到。或者在常温下，用铋盐和氢氧化钠在有分散剂的条件下固相反应得到[2]。
湿法在溶液中反应，如在强碱中，Bi3+被直接转换为Bi2O3[2]。也有文献利用两步反应得到氧化铋，如用浓度较低的NaOH溶液和Bi(NO3)3反应，先沉淀出碱式硝酸铋，洗涤沉淀，再用NaOH转化为Bi2O3[3]；又如先用氨水和硝酸铋溶液反应，沉淀出氢氧化铋，再灼烧进而得到Bi2O3[4]。
物理性质
三氧化二铋为淡黄色热色性固体，加热时变为橙色，继续加热变为红棕色，冷却时恢复颜色[5]。它通常以α、β、γ和δ这4种晶型存在，其中α型低温稳定，在724℃转变为δ型。ε型[6]和ω型[7]也有报道。
化学性质
Bi2O3可溶于酸，不溶于碱。和酸反应生成铋盐[8]：
- Bi2O3 + 6 HNO3 → 2 Bi(NO3)3 + 3 H2O
Bi2O3和NaOCl反应，可以得到一种棕褐色物质，可能是Bi2O5[8]。
Bi2O3可以被大部分还原剂还原，如C、CH4等。
一些材料上用的Bi2O3薄膜具有电致变色现象，发生的化学反应为[9]：
- Bi2O3（透明） + x Li+ + x e- ↔ LixBi2O3（暗棕色）
应用
三氧化二铋可以应用于电子陶瓷粉体材料、电解质材料、光电材料、高温超导材料和催化剂等领域[10]。
参考资料
- ^ Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. 2003: 243 [2009-06-06]. ISBN 0-07-049439-8. （原始内容于2021-04-27）.
- ^ 2.0 2.1 荆辉华. 纳米氧化铋的制备及表征[D]. 中南大学. 2011: 6-9. 1.3.3 氧化铋的制备方法概述
- ^ 孙璐薇, 何永, 付云德 等. 纳米氧化铋研究[J]. 传感器技术. 2009, 19(1): 21-22
- ^ 俞章毅. 一种制备高纯氧化铋工艺的研究[J]. 化工时刊. 2006. 20(7): 34-35
- ^ 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
- ^ Cornei N, Tancret N, Abraham F, et a1．New ε-Bi2O3 Metastable Polymorph[J]. Inorganic Chemistry. 2006, 45(13): 4886-4888
- ^ Gualtieri A F. Powder X-ray diffraction data for the new polymorphic compound ω一BiO[J]．Powder Diffraction．1997, 12: 9
- ^ 8.0 8.1 无机化学丛书 第四卷 氮 磷 砷分族. 科学出版社. 4.5 铋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
- ^ 储艳秋, 吴波, 吴梁 等. 脉冲激光沉积制备氧化铋薄膜的电致变色性质[J]. 物理化学学报. 2007, 23(11): 1787-1791
- ^ 李卫, 周科朝, 杨华. 氧化铋的应用研究进展[J]. 材料科学与工程学报. 2004. 22(1): 154-156