Pulbere de bismuteste o pulbere de metale neferoase, iar aspectul ei este gri deschis. Are o gamă largă de utilizări și este folosit în principal pentru prepararea de produse din bismut, aliaje de bismut și compuși de bismut. Resursele de bismut din China ocupă primul loc în lume și există peste 70 de mine de bismut în China, ceea ce face China liderul mondial în bismut. Ca „metal verde” sigur, bismutul este utilizat în prezent nu numai în industria farmaceutică, ci și utilizat pe scară largă în semiconductori, supraconductori, retardanți de flacără, pigmenți, cosmetice și alte domenii. Este de așteptat să înlocuiască elemente toxice precum plumbul, antimoniul, cadmiul și mercurul. În plus, bismutul este un metal cu cel mai puternic diamagnetism. Sub acțiunea unui câmp magnetic, rezistivitatea crește și conductivitatea termică scade. De asemenea, are perspective bune de aplicare în termoelectricitate și supraconductivitate.
Metodele tradiționale de producție ale
pulbere de bismutinclud metoda cu ceață de apă, metoda de atomizare a gazului și metoda de măcinare cu bile; când metoda cu ceață de apă este atomizată și uscată în apă, bismutul este ușor oxidat datorită suprafeței mari a pulberii de bismut; În circumstanțe normale, contactul dintre bismut și oxigen este, de asemenea, ușor de provocat o cantitate mare de oxidare; ambele metode provoacă multe impurități, forma neregulată a pulberii de bismut și distribuția neuniformă a particulelor. Metoda de măcinare cu bile este: ciocanați artificial lingourile de bismut cu oțel inoxidabil până la granule de bismut de â¤10mm sau stingeți bismutul cu apă. Apoi particulele de bismut intră într-un mediu de vid, iar moara cu bile căptușită cu cauciuc ceramic este pulverizată. Deși această metodă este măcinată cu bile în vid, cu mai puțină oxidare și impurități reduse, este laborioasă, consumatoare de timp, randament scăzut, cost ridicat, iar particulele sunt grosiere ca 120 de ochiuri. afectează calitatea produsului. Brevetul de invenție CN201010147094.7 oferă o metodă de producție a pulberii de bismut ultrafină, care este produsă prin proces chimic umed, cu capacitate mare de producție, timp de contact scurt între întregul proces de producție și oxigen, viteză scăzută de oxidare, impurități mai puține și conținut de oxigen al pulberea de bismut este 0< 0,6, distribuția uniformă a particulelor; dimensiunea particulelor -300 mesh.
Schema tehnică a prezentei invenții este următoarea:
1) Se prepară soluția de clorură de bismut: se obține soluția stoc de clorură de bismut cu o densitate de 1,35-1,4g/cm3, se adaugă soluție apoasă pură acidulată care conține 4%-6% acid clorhidric; raportul de volum dintre soluția apoasă pură acidulată și soluția stoc de clorură de bismut este 1:1 -2;
2) Sinteză: adăugați lingouri de zinc a căror suprafață a fost curățată la soluția de clorură de bismut preparată; începe reacția de deplasare; se observă punctul final al reacției, când se ajunge la punctul final al reacției, se scot lingourile de zinc nedizolvate și se precipită timp de 2-4 ore; Baza de observare și apreciere a punctului final al reacției descris este: în soluția care participă la reacție apare o bule;
3) Separarea
pulbere de bismut: extrageți supernatantul precipitatului în etapa 2) și recuperați zincul prin metode convenționale; pulberea de bismut precipitată rămasă este agitată și spălată de 5-8 ori cu o soluție apoasă pură acidulată care conține 4%-6% acid clorhidric și apoi spălată cu pură Se clătește pulberea de bismut cu apă până la neutralitate; după uscarea rapidă a pulberii de bismut cu o centrifugă, înmuiați imediat pulberea de bismut cu etanol absolut și apoi uscați-o;
4) Uscare: Trimiteți pulberea de bismut tratată în pasul 3) la un uscător cu vid la o temperatură de 60±1°C pentru uscare pentru a obține o pulbere de bismut finită de -300 mesh.
Conform pulberii de bismut produsă prin procedeul de mai sus, avantajul acesteia este că puritatea produsului obţinut este de până la 99%; dimensiunea particulelor este ultrafină, până la -300 mesh, iar compoziția chimică a pulberii de bismut preparată prin prezenta invenție este măsurată: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, alte impurități <0,18; în același timp, datorită procesului de înlocuire a lingoului de zinc, reacția chimică implică doar dizolvarea zincului și precipitarea bismutului, evitând o cantitate mare de substanțe chimice Dezavantajele gazului, reduc poluarea mediului și daunele aduse organismului uman. În comparație cu stadiul tehnicii, întregul procedeu al prezentei invenții este doar în contact cu aerul pentru o perioadă scurtă de timp în uscare prin centrifugă, iar alte procese au lichid de reacție sau etanol absolut sau izolarea în vid și oxigen, astfel încât rata de oxidare este scăzută. .
aplicație [2]
Tehnologiile existente pot prepara materiale nano-bismut de dimensiuni joase cu diferite forme, nanofire de bismut, nanotuburi de bismut etc., dar nu există o tehnologie de preparare aferentă pentru bismut, material bidimensional ultra-subțire, bismut. O parte din motiv poate fi faptul că precursorii de bismut sau condițiile de sinteză hidrotermală sunt dificil de controlat. Multe materiale hexagonale sunt compuse din materiale bidimensionale stivuite pentru a forma o structură cristalină macroscopică, iar legăturile chimice în planul materialelor bidimensionale sunt foarte puternice, iar interacțiunea van der Waals dintre straturi este foarte slabă, ceea ce face ca două materialele dimensionale depășesc stratul prin diverse metode. Nanofoile bidimensionale sunt obținute prin exfolierea din materialele lor în vrac corespunzătoare datorită forței slabe de interacțiune dintre ele. În această etapă, tehnologia utilizării aliajelor cu capacitate specifică de volum mare și circulație stabilă ca electrozi negativi a ajuns în gâtul de sticlă. Au fost studiate exfolierea în fază lichidă a grafenului și a fosforului negru. Deși fosforenul are o capacitate mare, fosforenul este foarte ușor de oxidat în aer. frică de oxigen și apă.
Brevetul de invenție CN201710588276 oferă o metodă de preparare a bismutenului bidimensional și a unei baterii litiu-ion. Pulberea de bismut este adăugată la solventul de stripare și vibrată cu ultrasunete pentru un timp predeterminat pentru a obține un amestec de solvent, iar pulberea de bismut nedecapată din solventul amestecat este îndepărtată prin centrifugare pentru a obține. Supernatantul a fost obținut și bismutenul bidimensional a fost preparat prin exfoliere în fază lichidă. Procesul de preparare a fost simplu, iar bismutenul bidimensional preparat a avut capacitate specifică de volum mare și stabilitate ciclului. Pentru a atinge obiectivul de mai sus, metoda de preparare cuprinde următoarele etape:
(1) Adăugați pulbere de bismut în solventul de peeling și vibrați cu ultrasunete pentru un timp prestabilit. În timpul procesului de vibrație ultrasonică, pulberea de bismut este parțial decojită în fulgi sub acțiunea solventului de peeling, astfel încât să se obțină un amestec de bismut cu formă fulgioasă. solvent;
(2) centrifugare pentru a îndepărta pulberea de bismut nedecapată din solventul amestecat pentru a obţine un supernatant, care reţine bismutenul sub formă de foiţă;
(3) Supernatantul obținut este supus uscării centrifuge în vid pentru a obține bismuten bidimensional sub formă de foi.
În general, în comparație cu stadiul tehnicii prin soluțiile tehnice de mai sus concepute prin prezenta invenție, metoda de preparare a bismutenului bidimensional și a bateriei cu ioni de litiu furnizate de prezenta invenție au în principal următoarele efecte benefice:
1. adăugarea pulberii de bismut în solventul de stripare și vibrarea cu ultrasunete pentru un timp prestabilit pentru a obține un solvent mixt, centrifugare pentru a îndepărta pulberea de bismut nedecapată din solventul amestecat pentru a obține un supernatant și prepararea bismutenului bidimensional prin stripare în fază lichidă, procesul de preparare este simplu, iar bismutenul bidimensional preparat are capacitate specifică de volum mare și stabilitate ciclului;
2. O baterie litiu-ion care folosește bismutenul bidimensional ca material pentru electrod este încărcată și descărcată la un curent constant la o densitate de curent de 0,5C (1883mA/cm3, 190mA/g). După 150 de cicluri, se menține încă aproximativ 90% din capacitatea sa inițială. Caracteristici bune de ciclu;
3. Grosimea bismutenului bidimensional este de la 3 la 5 nanometri. Experimentele au demonstrat că capacitatea de volum a bismutenului bidimensional nu are aproape nicio atenuare evidentă sub diferite densități de curent și are o performanță bună.
