Spôsob prípravy a aplikácia bizmutového prášku

Bizmutový prášokje prášok z neželezných kovov a jeho vzhľad je svetlosivý. Má široké využitie a používa sa najmä na prípravu bizmutových produktov, bizmutových zliatin a bizmutových zlúčenín. Čínske zdroje bizmutu sú na prvom mieste na svete a v Číne je viac ako 70 bizmutových baní, čo z Číny robí vedúceho svetového lídra v oblasti bizmutu. Ako bezpečný „zelený kov“ sa bizmut v súčasnosti používa nielen vo farmaceutickom priemysle, ale široko sa používa aj v polovodičoch, supravodičoch, retardéroch horenia, pigmentoch, kozmetike a iných oblastiach. Očakáva sa, že nahradí toxické prvky ako olovo, antimón, kadmium a ortuť. Okrem toho je bizmut kov s najsilnejším diamagnetizmom. Pri pôsobení magnetického poľa sa zvyšuje odpor a znižuje sa tepelná vodivosť. Má tiež dobré vyhliadky na použitie v oblasti termoelektriky a supravodivosti.

Tradičné výrobné metódybizmutový prášokzahŕňajú metódu vodnej hmly, metódu rozprašovania plynu a metódu guľového mletia; keď sa metóda vodnej hmly atomizuje a suší vo vode, bizmut sa ľahko oxiduje kvôli veľkému povrchu bizmutového prášku; Za normálnych okolností môže kontakt medzi bizmutom a kyslíkom tiež ľahko spôsobiť veľké množstvo oxidácie; obe metódy spôsobujú veľa nečistôt, nepravidelný tvar bizmutového prášku a nerovnomerné rozloženie častíc. Metóda guľového mletia je: umelé kladivo bizmutových ingotov z nehrdzavejúcej ocele na bizmutové zrná â¤10 mm alebo ochladenie bizmutu vodou. Potom sa častice bizmutu dostanú do vákuového prostredia a guľový mlyn obložený keramickou gumou sa rozdrví na prášok. Hoci je tento spôsob mletý v guľovom mlyne vo vákuu, s menšou oxidáciou a nízkymi nečistotami, je pracovne náročný, časovo náročný, má nízky výťažok, má vysoké náklady a častice sú hrubé až 120 mesh. ovplyvniť kvalitu produktu. Patent na vynález CN201010147094.7 poskytuje spôsob výroby ultrajemného bizmutového prášku, ktorý sa vyrába mokrým chemickým procesom, s veľkou výrobnou kapacitou, krátkym kontaktným časom medzi celým výrobným procesom a kyslíkom, nízkou rýchlosťou oxidácie, menším množstvom nečistôt a obsahom kyslíka. bizmutový prášok je 0 < 0,6, rovnomerná distribúcia častíc; veľkosť častíc -300 mesh.

Technická schéma tohto vynálezu je nasledovná:

1) Pripravte roztok chloridu bizmutitého: získajte zásobný roztok chloridu bizmutitého s hustotou 1,35-1,4 g/cm3, pridajte okyslený čistý vodný roztok obsahujúci 4%-6% kyselinu chlorovodíkovú; objemový pomer okysleného čistého vodného roztoku a zásobného roztoku chloridu bizmutitého je 1:1 -2;

2) Syntéza: do pripraveného roztoku chloridu bizmutitého pridajte zinkové ingoty, ktorých povrch bol očistený; spustiť vytesňovaciu reakciu; pozorovať koncový bod reakcie, pri dosiahnutí koncového bodu reakcie vybrať nerozpustené zinkové ingoty a zrážať 2-4 hodiny; Základom pozorovania a posudzovania opísaného koncového bodu reakcie je: v roztoku, ktorý sa zúčastňuje reakcie, vzniká bublina;

3) Oddeleniebizmutový prášok: extrahovanie supernatantu zrazeniny v kroku 2) a regenerácia zinku konvenčnými metódami; zostávajúci vyzrážaný bizmutový prášok sa mieša a 5-8 krát premyje okysleným čistým vodným roztokom obsahujúcim 4 % až 6 % kyselinu chlorovodíkovú a potom sa premyje čistou. Prášok bizmutu sa prepláchne vodou do neutrality; po rýchlom vysušení bizmutového prášku pomocou odstredivky okamžite namočte bizmutový prášok do absolútneho etanolu a potom ho vysušte;

4) Sušenie: Bizmutový prášok upravený v kroku 3) sa odošle do vákuovej sušičky pri teplote 60 ± 1 °C na sušenie, aby sa získal hotový bizmutový prášok s veľkosťou ôk -300 mesh.

Podľa bizmutového prášku vyrobeného vyššie uvedeným spôsobom je jeho výhodou to, že čistota získaného produktu je až 99 %; veľkosť častíc je ultrajemná, až do -300 mesh a chemické zloženie bizmutového prášku pripraveného podľa tohto vynálezu sa meria: Bi>99, Fe< 0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si < 0,02, ostatné nečistoty < 0,18; súčasne, v dôsledku procesu výmeny zinkových ingotov, chemická reakcia zahŕňa iba rozpúšťanie zinku a vyzrážanie bizmutu, čím sa zabráni veľkému množstvu chemikálií Nevýhody plynu znižujú znečistenie životného prostredia a poškodenie ľudského tela. V porovnaní s doterajším stavom techniky je celý proces podľa tohto vynálezu v kontakte so vzduchom iba na krátky čas pri sušení na centrifúge a iné procesy majú reakčnú kvapalinu alebo absolútny etanol alebo izoláciu vákua a kyslíka, takže rýchlosť oxidácie je nízka. .

prihláška [2]

Existujúce technológie dokážu pripraviť nízkorozmerné nanobizmutové materiály s rôznymi tvarmi, bizmutové nanovlákna, bizmutové nanorúrky atď., ale neexistuje žiadna súvisiaca technológia prípravy pre bizmutový dvojrozmerný ultratenký materiál bizmutén. Čiastočným dôvodom môže byť, že prekurzory bizmutu alebo podmienky hydrotermálnej syntézy sa ťažko kontrolujú. Mnoho šesťuholníkových materiálov sa skladá z dvojrozmerných materiálov naskladaných tak, aby vytvorili makroskopickú kryštálovú štruktúru a chemické väzby v rovine dvojrozmerných materiálov sú veľmi silné a van der Waalsova interakcia medzi vrstvami je veľmi slabá, čo spôsobuje, že rozmerové materiály prekonávajú vrstvu rôznymi metódami. Dvojrozmerné nanovrstvy sa získavajú exfoliáciou z ich zodpovedajúcich objemových materiálov v dôsledku slabej interakčnej sily medzi nimi. V tomto štádiu sa technológia používania zliatin s vysokou objemovou špecifickou kapacitou a stabilnou cirkuláciou ako záporných elektród dostala do úzkeho miesta. Študovala sa exfoliácia grafénu a čierneho fosforu v kvapalnej fáze. Fosforén má síce vysokú kapacitu, no na vzduchu sa fosfor veľmi ľahko oxiduje. Strach z kyslíka a vody.

Patent CN201710588276 poskytuje spôsob prípravy dvojrozmerného bizmuténu a lítium-iónovej batérie. Bizmutový prášok sa pridá k stripovaciemu rozpúšťadlu a ultrazvukovo vibruje po vopred stanovený čas, aby sa získalo zmiešané rozpúšťadlo, a neodstránený bizmutový prášok v zmiešanom rozpúšťadle sa odstráni centrifugáciou, čím sa získa supernatant a dvojrozmerný bizmutén sa pripraví exfoliácia v tekutej fáze. Proces prípravy bol jednoduchý a pripravený dvojrozmerný bizmutén mal vysokú objemovú špecifickú kapacitu a stabilitu cyklu. Aby sa dosiahol vyššie uvedený cieľ, spôsob prípravy zahŕňa nasledujúce kroky:

(1) Pridajte bizmutový prášok do odlupovacieho rozpúšťadla a ultrazvukom vibrujte vopred stanovený čas. Počas procesu ultrazvukovej vibrácie sa bizmutový prášok pôsobením odlupovacieho rozpúšťadla čiastočne šúpe na vločky, aby sa získal zmiešaný bizmutén s vločkovitým tvarom. solventný;

(2) odstreďovanie na odstránenie neodstráneného bizmutového prášku v zmiešanom rozpúšťadle, aby sa získal supernatant, ktorý zadržiava listovitý bizmutén;

(3) Získaný supernatant sa podrobí odstredivému vákuovému sušeniu, čím sa získa listovitý dvojrozmerný bizmutén.

Všeobecne povedané, v porovnaní s predchádzajúcim stavom techniky prostredníctvom vyššie uvedených technických riešení podľa predloženého vynálezu má spôsob prípravy dvojrozmerného bizmuténu a lítium-iónovej batérie podľa predloženého vynálezu hlavne nasledujúce priaznivé účinky:

1. pridanie prášku bizmutu do stripovacieho rozpúšťadla a ultrazvukové vibrácie počas vopred stanoveného času, aby sa získalo zmiešané rozpúšťadlo, odstredenie na odstránenie neodstráneného prášku bizmutu v zmiešanom rozpúšťadle, aby sa získal supernatant, a príprava dvojrozmerného bizmutého stripovaním v kvapalnej fáze. proces prípravy je jednoduchý a pripravený dvojrozmerný bizmutén má vysokú objemovú špecifickú kapacitu a stabilitu cyklu;

2. Lítium-iónová batéria využívajúca ako materiál elektródy dvojrozmerný bizmutén sa nabíja a vybíja konštantným prúdom pri prúdovej hustote 0,5C (1883 mA/cm3, 190 mA/g). Po 150 cykloch si stále zachováva približne 90 % svojej pôvodnej kapacity. Dobré charakteristiky cyklu;

3. Hrúbka dvojrozmerného bizmuténu je 3 nanometre až 5 nanometrov. Experimenty dokázali, že objemová kapacita dvojrozmerného bizmuténu nemá takmer žiadne zjavné zoslabenie pri rôznych prúdových hustotách a má dobrú rýchlosť.