五氧化鈮理化性質

五氧化二鈮（NbO）是一種很細的白色結晶粉末，加熱到380~435℃，便由無定型轉變?yōu)榫w。400~500℃時，因晶格中出現(xiàn)氧缺陷變?yōu)槟埸S色（和氧化鋅顏色相近）。因制備方法和熱處理方式不同，其密度可為4.3～5.2 g/cm 。有關NbO的結晶學數(shù)據(jù)和熱力學數(shù)據(jù)、鈮的各種氧化物之間的轉變關系參見右表。

NbO在170℃下水中摩爾濃度為6.8×10 mol/L。NbO中的Nb-O鍵的鍵能較大（385kJ/mol），低溫時參與化學反應的能力較弱，隨溫度升高反應能力增強，NbO在1350℃時仍十分穩(wěn)定，但在真空加熱到1150℃是開始分解。

五氧化鈮的反應

NbO受到HF的侵蝕，溶解于堿熔液中。

NbO的轉化是工業(yè)生產鈮金屬的主要途徑。在20世紀80年代，約15000000公斤的NbO被還原到金屬每年消費。制法主要是還原該氧化物與鋁：

3NbO+10Al→6Nb+5AlO

一種可以替代的反應但實踐不行的路線涉及碳熱還原：

NbO+7C→2NbC + 5CO（1800℃真空下加熱）

5NbC+NbO→7Nb+5CO

已知許多將NbO轉化成鹵化物的方法。主要的問題是不完全的反應產生鹵氧化物。在實驗室中，轉化可以用亞硫酰氯進行：

NbO+ 5SOCl→2NbCl+5SO

處理過的的NbO與含水的NaOH在200℃下可以得到結晶鈮酸鈉，NaNbO與KOH反應可產生NbO 。

用H高溫還原得到NbO：

NbO+H→2NbO+HO

一氧化鈮由使用電弧爐的反應產生

NbO+3Nb→5NbO

五氧化鈮晶體

NbO有多種變體，其晶體結構與制備方法有關。在各種溫度下NbO存在三種同素異晶體：低溫T（γ）-型（低于900℃時）、中溫M（β）-型（900～1100℃）和高溫H（α）-型（高于1100℃時）。下圖1所示了各種變體以及它們之間的關系。下圖2所示為NbO的各種異晶的相對穩(wěn)定性。從中可以看出，在300~700℃間最為穩(wěn)定的是β晶型，在730~1000℃間為H晶型，其他的晶型均為熱力學不穩(wěn)定體。實際上，NbO的系列同素異晶并非“真正的”異晶，而是屬于同一化學式NbO。（n=1，2，3）的氧化物家族。

五氧化鈮晶體

五氧化鈮的制取

鈮是親氧元素，很容易得到它們的氧化物，因此制取氧化鈮的方法很多，如可以用在空氣中加熱使金屬氧化、碳化物氧化、氮化物氧化、使各種化合物水解等。但能工業(yè)規(guī)模生產的方法主要有兩種：以氫氟酸萃取工藝的反萃取液為原料制取和氯化冶金產出的五氯化物為原料制取。此外，鈮還可以草酸鈮為原料制取氧化鈮和醇鹽法制取氧化鈮。

用液一液萃取分離鉭、鈮過程中的鈮液來制取五氧化二鈮的方法為：在鈮液中，鈮以HNbF和HNbOF的形式存在，并含有一定量的HF和HSO，當用氨中和至pH值為8~9時，即形成難溶于水的白色氫氧化鈮，后經(jīng)洗滌、烘干、煅燒，獲得氧化鈮。影響氧化鈮質量的主要因素有：沉淀劑用量、鈮液溫度、洗滌條件和煅燒條件。

原料五氯化鈮來自精礦氯化工藝的精餾產物。制取方法有：水溶液水解法、水蒸氣水解法、與氧或含氧氣體反應法、氨水中和法和醇鹽法。

水溶液水解法是將氯化物按固液比為1：13溶解后在90~100℃下進行水解，采用熱水水解可以避免形成氧化物膠體，有利于過濾，同時水溶液水解具有一定分離雜質的純化作用。濾餅再用2%HCl+NHCl混合液洗滌，最后得到高純度的產品。水溶液水解法的缺點在于氫氧化物過濾困難，勞動強度大，水解、過濾、干燥、煅燒等占用大量設備。

水蒸氣水解法有氣-固相反應水解和氣-氣相反應水解兩種方法。前者為低溫氣-固相反應，后者為高溫氣-氣相反應。方法多用于制備特純級氧化物產品。

氨水中和法用1mol/L以上的氨水中和五氯化鈮，可以得到含水量較少的水合氧化鈮，但沉淀物容易生成難過濾的膠體。

先將五氯化鈮磨細，在帶攪拌和流水套的反應器中邊攪拌邊將氯化物連續(xù)地加入無水乙醇的反應器中，反應器通水冷卻保持反應溫度40~50℃，反應固液比為1：（0.9~1.1），所得含有乙醇鈮的乙醇溶液經(jīng)過陳化、沉降分離后，在160~300℃下蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)時產生的含有過量乙醇的尾氣通過洗滌系統(tǒng)回收，蒸發(fā)濃縮產物（含五氧化物90%~95%）在溫度850~900℃下通入空氣或氧氣時進行熱分解，最后得到粒度分布均勻、化學活性大的納米級高純氧化鈮產品。另外，也可以用水解法制取高純氧化物。為防止氧化物凝聚，可在室溫下邊攪拌邊進行水解，該法可獲得活性好的超細氧化鈮產品。