Cloreto de Nióbio V, CAS 10026-12-7, Fórmula molecular Cl5Nb, pó cristalino amarelo, ponto de fusão 204,7 graus, ponto de ebulição 254 graus. É um ácido de Lewis forte que pode promover diversas reações de síntese orgânica. O cloreto de nióbio (V) sólido é na verdade uma estrutura dimérica e sua fórmula química pode ser expressa como Nb ₂ Cl ₁₀. Este dímero é composto por dois átomos de nióbio conectados por uma ponte de cloro, com seis átomos de cloro coordenados em torno de cada átomo de nióbio, formando uma configuração octaédrica distorcida de seis coordenadas. Na estrutura cristalina, os átomos de nióbio são conectados por pontes de cloro, formando uma estrutura de rede bidimensional ou tridimensional. Esta característica estrutural determina a singularidade de suas propriedades físicas e químicas. Relativamente estável à temperatura ambiente, mas reações de decomposição podem ocorrer em altas temperaturas, produzindo cloretos ou óxidos de nióbio de baixa valência. É um ácido de Lewis forte que pode reagir com vários compostos orgânicos e inorgânicos. Por exemplo, pode formar compostos de coordenação com compostos contendo pares de elétrons isolados, como álcoois e fenóis; Também pode sofrer reação de hidrólise com água para gerar hidróxido de nióbio ou óxido de nióbio.
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Fórmula Química |
Cl5Nb |
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Massa Exata |
268 |
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Peso molecular |
270 |
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m/z |
270 (100.0%), 272 (63.9%), 268 (62.6%), 274 (20.4%), 276 (3.3%) |
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Análise Elementar |
Cl, 65,61; Número, 34,39 |
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Os exemplos de uso e aplicação denióbio x cloreto
O cloreto de nióbio (V), com fórmula química NbCl ₅, é um importante composto inorgânico que tem demonstrado amplo valor de aplicação em vários campos. Suas propriedades físicas e químicas únicas, como forte acidez de Lewis, boa estabilidade térmica e solubilidade, fazem com que desempenhe um papel fundamental em áreas como ciência de materiais, indústria eletrônica, síntese química, armazenamento e conversão de energia e governança ambiental. A seguir serão detalhados os usos e exemplos de aplicação específicos do cloreto de nióbio (V).
(1) Preparação de Materiais Supercondutores
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) é uma das matérias-primas importantes para a preparação de materiais supercondutores. Os materiais supercondutores têm um valor de aplicação extremamente alto, pois sua resistência desaparece sob condições específicas de baixa temperatura e a corrente pode ser transmitida sem perdas. O cloreto de nióbio (V) pode formar compostos à base de nióbio com propriedades supercondutoras ao reagir com outros metais ou compostos.
Exemplo de aplicação: Na preparação de materiais supercondutores de liga de nióbio-titânio, o cloreto de nióbio (V) é usado como fonte de nióbio, que reage com a fonte de titânio por meio de deposição química de vapor ou métodos de fusão em alta-temperatura para gerar liga de nióbio-titânio. Esta liga exibe excelentes propriedades supercondutoras em baixas temperaturas e é amplamente utilizada em campos como equipamentos de ressonância magnética (MRI) e trens supercondutores maglev.
(2) Preparação de Materiais Nanocompósitos
Exemplo de aplicação: Na preparação de materiais de eletrodo negativo nanocompósito de pentóxido de nióbio/óxido de grafeno reduzido, nanofolhas de óxido de grafeno são primeiro misturadas com água e dispersas por ultrassom para obter líquido de nanodispersão de óxido de grafeno. Em seguida, dissolva o cloreto de nióbio (V) em água, adicione co-solventes orgânicos e hexametilenotetramina e mexa para obter uma solução branca. Misture a nanodispersão de óxido de grafeno com uma solução branca e realize uma reação hidrotérmica para obter um precipitado. Após lavagem, secagem e tratamento térmico, é obtido material de eletrodo negativo nanocompósito de pentóxido de nióbio/óxido de grafeno reduzido. Este material apresenta alta capacidade específica, ciclo de vida longo e excelente desempenho em baterias de íons de lítio, e espera-se que seja aplicado em áreas como veículos elétricos e estações de armazenamento de energia.
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) pode ser usado para preparar vários nanocompósitos, como materiais de eletrodo negativo nanocompósito de pentóxido de nióbio/óxido de grafeno reduzido. Este material compósito combina a alta capacidade específica do pentóxido de nióbio e a alta condutividade do óxido de grafeno reduzido, apresentando excelente desempenho eletroquímico.
(3) Preparação de meios de excitação nanoinfravermelhos altamente permeáveis
Princípio de aplicação:Nióbio x cloretopode ser usado para preparar meios de excitação nano infravermelho altamente permeáveis que podem absorver com eficiência ondas curtas infravermelhas. Este material é capaz de absorver comprimentos de onda específicos de luz infravermelha e convertê-la em energia térmica ou outras formas de energia, com amplas perspectivas de aplicação.
Exemplo de aplicação: Na preparação de meio de excitação nano infravermelho altamente permeável, o cloreto de nióbio (V) é primeiro dissolvido em etanol anidro, o óxido de nanoprata é adicionado e misturado uniformemente para obter uma solução mista. Em seguida, coloque lentamente a solução aquosa de etanol na mistura, adicione N, N-dimetilformamida e continue mexendo para obter a segunda mistura. Após secagem e calcinação, obtém-se o óxido de nióbio nanomodificado. Mistura de óxido de nióbio nano modificado com água para obter um meio de excitação nano infravermelho altamente permeável. Este material pode ser usado na área de purificação do ar para tratar compostos orgânicos voláteis dentro da placa e melhorar a qualidade do ar interno.
(1) Preparação de Materiais Semicondutores
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) é uma matéria-prima essencial para a preparação de compostos de nióbio e metais de nióbio de alta{0}}pureza. Compostos de nióbio de alta pureza, como aditivos para materiais eletrônicos na fabricação de semicondutores, podem melhorar significativamente o desempenho de produtos eletrônicos, como aumentar a densidade e a velocidade de armazenamento.
Exemplo de aplicação: O cloreto de nióbio (V) é usado como material chave para a preparação de meios magnéticos na fabricação de dispositivos de armazenamento magnético de alta-densidade. Usando deposição química de vapor e outros métodos, o cloreto de nióbio (V) é convertido em filmes finos de nióbio de alta pureza, que são depositados em um substrato para formar uma camada dielétrica magnética. Esta camada de meio magnético possui excelentes propriedades magnéticas, que podem melhorar a densidade de armazenamento e a velocidade de leitura/gravação de dispositivos de armazenamento magnético, e é amplamente utilizada em áreas como discos rígidos de computador e dispositivos de armazenamento móveis.
(2) Materiais de revestimento para componentes eletrônicos
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) pode ser usado para preparar materiais de revestimento para componentes eletrônicos, melhorando a resistência ao desgaste e à corrosão de dispositivos eletrônicos. Os materiais de revestimento podem formar uma película protetora na superfície dos componentes eletrônicos para evitar a corrosão do ambiente externo.
Exemplo de aplicação: Na preparação de materiais de revestimento de componentes eletrônicos, o cloreto de nióbio (V) é dissolvido em um solvente orgânico, outros aditivos são adicionados e a solução de revestimento é obtida por agitação. Por pulverização, imersão e outros métodos, a solução de revestimento é aplicada à superfície dos componentes eletrônicos e, após secagem e cura, forma-se uma película protetora uniforme. Esta película protetora pode efetivamente melhorar a resistência ao desgaste e à corrosão dos componentes eletrônicos e prolongar a vida útil dos dispositivos eletrônicos.
(3) Agente de purificação para materiais fotovoltaicos
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) atua como agente purificador na fabricação de células fotovoltaicas, o que pode melhorar a eficiência e estabilidade das células fotovoltaicas. Ao remover impurezas dos materiais fotovoltaicos, reduzindo a densidade dos defeitos e melhorando a mobilidade do portador, a eficiência de conversão fotoelétrica das células fotovoltaicas pode ser aumentada.
Exemplo de aplicação: O cloreto de nióbio (V) é usado para purificar materiais de silício na preparação de células solares-à base de silício. Misturar cloreto de nióbio (V) com material de silício e usar tratamento térmico-de alta temperatura e outros métodos para reagir cloreto de nióbio (V) com impurezas para gerar compostos voláteis, removendo assim as impurezas. As células solares preparadas a partir de materiais de silício purificado têm maior eficiência de conversão fotoelétrica e maior vida útil, e são amplamente utilizadas em áreas como sistemas de geração de energia solar e integração de edifícios fotovoltaicos.
Campo de síntese química
(1) Catalisador de síntese orgânica
Princípio de aplicação:Nióbio x cloretoé um ácido de Lewis forte que pode promover várias reações de síntese orgânica. Pode formar ligações de coordenação com pares de elétrons isolados em compostos orgânicos, reduzir a energia de ativação da reação e melhorar a taxa e a seletividade da reação.
Exemplo de aplicação: O cloreto de nióbio (V) pode ser utilizado como catalisador para promover a reação de adição de aldeídos ou cetonas com gás hidrogênio na preparação de compostos alcoólicos. Adicione aldeídos ou cetonas, gás hidrogênio e catalisador de cloreto de nióbio (V) em um recipiente de reação e reaja a uma certa temperatura e pressão para produzir compostos de álcool. Esta reação tem as vantagens de condições de reação suaves, alto rendimento e boa seletividade, e é amplamente utilizada na síntese de produtos farmacêuticos, pesticidas, fragrâncias e outros campos.
(3) Síntese de óxidos aromáticos de cloro mistos
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) pode ser usado para formar óxidos cloroaromáticos mistos, como [Nb (OC ₆ H ∝ -2,6-i-Pr ₂) ₂ Cl ∝] ₂. Esses compostos têm propriedades químicas de coordenação únicas e podem formar adutos de piridina ou fosfina com geometrias torcidas de seis coordenadas, que têm aplicações potenciais em catálise, ciência de materiais e outros campos.
Exemplo de aplicação: Na síntese de [Nb (OC ₆ H ∝ -2,6-i-Pr ₂) ₂ Cl ∝] ₂, o cloreto de nióbio (V) reage com álcoois aromáticos específicos e agentes de cloração em um solvente orgânico. O produto alvo é obtido controlando a temperatura, o tempo e a proporção da reação. Este composto pode ser utilizado como catalisador para reações de síntese orgânica e também para a preparação de polímeros de coordenação com funções especiais.
(2) Catalisador petroquímico
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) também possui importantes aplicações na indústria petroquímica, servindo como catalisador para promover reações como craqueamento e reforma do petróleo. Pode alterar a via de reação, aumentar o rendimento do produto alvo e reduzir a ocorrência de reações colaterais.
Exemplo de aplicação: Em reações de craqueamento de petróleo, o catalisador de cloreto de nióbio (V) pode promover a quebra de moléculas de hidrocarbonetos de cadeia longa para gerar moléculas de hidrocarbonetos de cadeia curta, melhorando assim o rendimento de produtos petrolíferos leves, como gasolina e diesel. Ao optimizar a composição dos catalisadores e as condições de reacção, os benefícios económicos e ambientais do craqueamento do petróleo podem ser efectivamente melhorados.
(1) Material de eletrodo negativo para baterias de íon-de lítio
Princípio de aplicação: Como mencionado anteriormente, o material de eletrodo negativo nanocompósito de pentóxido de nióbio/óxido de grafeno reduzido preparado com cloreto de nióbio (V) tem alta capacidade específica, longo ciclo de vida e excelente desempenho de taxa. O pentóxido de nióbio fornece locais de armazenamento de íons de lítio, enquanto o óxido de grafeno reduzido fornece uma rede altamente condutora. O efeito sinérgico dos dois melhora o desempenho da bateria.
Exemplo de aplicação: No processo de montagem de baterias de íons de lítio, o material de eletrodo negativo nanocompósito de pentóxido de nióbio/óxido de grafeno reduzido é misturado com agentes condutores e aglutinantes para formar uma pasta de eletrodo negativo, que é revestida com folha de cobre e processada por meio de secagem, laminação e outros processos para produzir folhas de eletrodo negativo. Monte baterias de íon-de lítio com placas de eletrodos positivos, separadores, eletrólitos, etc. Esta bateria tem amplas perspectivas de aplicação em campos como veículos elétricos e estações de armazenamento de energia, e pode melhorar a densidade de energia e a densidade de potência da bateria.
(2) Outros materiais de armazenamento de energia
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) também pode ser usado para preparar outros tipos de materiais de armazenamento de energia, como materiais de eletrodo negativo para baterias de íon de sódio e materiais de eletrodo para supercapacitores. Ao regular a estrutura e a composição dos materiais, pode-se alcançar alta densidade de energia e armazenamento de energia de alta densidade de potência.
Exemplo de aplicação: Ao preparar materiais de eletrodo negativo para baterias de íon de sódio, o cloreto de nióbio (V) é usado como matéria-prima para preparar compostos à base de nióbio por meio de síntese hidrotérmica, calcinação em alta-temperatura e outros métodos. Este material possui uma estrutura cristalina estável e bom desempenho de inserção/extração de íons de sódio e pode ser usado como material de eletrodo negativo para baterias de íons de sódio. Na preparação de materiais de eletrodos para supercapacitores, o cloreto de nióbio (V) pode ser usado para preparar materiais de eletrodos à base de óxido de nióbio, melhorando a capacitância específica e a estabilidade do ciclo dos supercapacitores.
(1) Purificação do ar
Princípio de aplicação: Como mencionado anteriormente, o meio de excitação nano infravermelho altamente permeável preparado a partir de cloreto de nióbio (V) pode ser usado no campo da purificação do ar. Este material pode absorver luz infravermelha e convertê-la em energia térmica, fazendo com que os compostos orgânicos voláteis dentro da placa evaporem e, em seguida, remova-os por adsorção, oxidação catalítica e outros métodos.
Exemplo de aplicação: Em dispositivos internos de purificação de ar, meios de excitação nano infravermelho de alta permeabilidade são revestidos em transportadores porosos para produzir cartuchos de filtro de purificação de ar. Quando o ar passa pelo filtro, o meio de excitação infravermelho absorve a luz infravermelha e gera calor, fazendo com que os compostos orgânicos voláteis dentro da placa evaporem e sejam adsorvidos ou oxidados pelo adsorvente ou catalisador no filtro, purificando assim o ar.
(2) Tratamento de águas residuais
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) e seus derivados possuem propriedades de oxidação catalítica e podem ser utilizados em processos de oxidação avançados no tratamento de águas residuais. Eles podem catalisar a geração de radicais livres altamente oxidantes, como os radicais hidroxila (· OH), que oxidam e decompõem os poluentes orgânicos nas águas residuais em substâncias inofensivas, como o dióxido de carbono e a água.
Exemplo de aplicação: Ao tratar águas residuais industriais contendo poluentes orgânicos recalcitrantes, o catalisador de cloreto de nióbio (V) é adicionado às águas residuais, juntamente com oxidantes como o peróxido de hidrogênio. Sob condições de iluminação ou aquecimento, o cloreto de nióbio (V) catalisa a decomposição do peróxido de hidrogênio para produzir radicais hidroxila, que oxidam e degradam os poluentes orgânicos. Ao otimizar as condições de reação, a eficiência do tratamento de águas residuais e a qualidade do efluente podem ser efetivamente melhoradas.
(1) Preparação de Lubrificantes Avançados
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) pode ser utilizado na preparação de lubrificantes avançados, e seu mecanismo de ação pode estar relacionado à formação de uma película protetora na superfície do metal e à redução do coeficiente de atrito. Este lubrificante possui excelente lubrificação e resistência ao desgaste, o que pode prolongar a vida útil dos equipamentos mecânicos.
Exemplo de aplicação: Na preparação de lubrificantes avançados, o cloreto de nióbio (V) é misturado com óleo base, aditivos, etc., e os produtos lubrificantes são produzidos através de processos como agitação e moagem. Este lubrificante pode ser utilizado em equipamentos mecânicos, como motores automotivos e caixas de câmbio industriais, para melhorar a eficiência operacional e a confiabilidade do equipamento.
(2) Surfactante de material fotossensível fotográfico
Princípio de aplicação: O cloreto de nióbio (V) ou seus derivados podem ser usados como surfactantes para materiais fotográficos fotossensíveis para melhorar sua dispersibilidade, propriedades de revestimento e desempenho de imagem. Eles podem formar uma película uniforme na superfície de materiais fotossensíveis, melhorando sua sensibilidade e resolução à luz.
Exemplo de aplicação: na preparação do filme fotográfico, a loção fotossensível contendo surfactante cloreto de nióbio (V) é aplicada no substrato, e o filme fotográfico é feito por meio de secagem, exposição, revelação e outros processos. Este filme possui alta definição, alto contraste e bom desempenho de preservação, sendo amplamente utilizado em áreas como fotografia e impressão.
Princípio de aplicação: Compostos à base de nióbio preparados a partir denióbio x cloretopossuem alta área superficial específica, boa estabilidade térmica e química e podem ser usados como suporte de catalisador. Ao carregar componentes ativos, catalisadores de alto{1}}desempenho podem ser preparados para diversas reações químicas.
Exemplo de aplicação: ao preparar o catalisador de hidrogenação, o cloreto de nióbio (V) é preparado em um suporte de óxido à base de nióbio pelo método sol gel, método de síntese hidrotérmica e outros métodos, e então os componentes ativos de metais nobres (como platina, paládio, etc.) são carregados no suporte. Este catalisador apresenta excelente desempenho catalítico em reações de hidrogenação nas áreas de petroquímica, química fina, etc., o que pode melhorar a seletividade e o rendimento da reação.
Perguntas frequentes
Qual é a cor do cloreto de nióbio?
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Incolor.
Fluoreto de nióbio (V), também conhecido como pentafluoreto de nióbio, é o composto inorgânico com a fórmula NbF5. É um sólido incolor.
Qual é a fórmula do perclorato de nióbio V?
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Perclorato de nióbio, ou mais precisamente perclorato de nióbio(V), é um composto químico com a fórmulaNb(ClO4) 5.
Quais são as desvantagens do nióbio?
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Desafios com o Nióbio.
Nióbioponto de fusão mais baixoem comparação com o tântalo representa um desafio. Além disso, o nióbio exibe múltiplas formas de óxido e transita facilmente entre elas. Essa capacidade de transição pode prejudicar significativamente a eficácia do metal, especialmente em ambientes e capacitores agressivos.
O nióbio é mais caro que o ouro?
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Nióbio ésignificativamente mais barato que o ouro. Oferecendo aos seus clientes joias elegantes e de alta qualidade por uma fração do preço, o que é ideal quando seus clientes estão dentro do orçamento.
Por que o nióbio é caro?
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O nióbio é um metal raro encontrado em vários locais do mundo em rochas de origem vulcânica.É relativamente difícil de encontrar e é produzido a partir de minérios de pirocloro e tantalita e como sub-produto da mineração de outros minerais.
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