A bizmutpor elkészítési módja és alkalmazása

Bizmut poregy színesfémpor, megjelenése világosszürke. Széles felhasználási körrel rendelkezik, és főként bizmuttermékek, bizmutötvözetek és bizmutvegyületek előállítására használják. A kínai bizmut-készletek az első helyen állnak a világon, és Kínában több mint 70 bizmutbánya működik, így Kína a világ vezető bizmutbányája. Mint biztonságos "zöld fém", a bizmutot jelenleg nem csak a gyógyszeriparban használják, hanem széles körben használják félvezetőkben, szupravezetőkben, égésgátló anyagokban, pigmentekben, kozmetikumokban és más területeken is. Várhatóan felváltja a mérgező elemeket, például az ólmot, az antimont, a kadmiumot és a higanyt. Ezenkívül a bizmut a legerősebb diamágnesességű fém. Mágneses tér hatására az ellenállás nő és a hővezető képesség csökken. A termoelektromosság és a szupravezetés területén is jók az alkalmazási lehetőségei.

A hagyományos termelési módszerekbizmut pormagában foglalja a vízködös módszert, a gázporlasztásos módszert és a golyós őrlési módszert; amikor a vízködös módszert porlasztják és vízben szárítják, a bizmut könnyen oxidálódik a bizmutpor nagy felülete miatt; Normál körülmények között a bizmut és az oxigén érintkezése is könnyen okozhat nagymértékű oxidációt; mindkét módszer sok szennyeződést, a bizmutpor szabálytalan alakját és egyenetlen részecskeeloszlást okoz. A golyós őrlési módszer a következő: mesterségesen kalapácsoljuk a bizmut rúdokat rozsdamentes acéllal 10 mm-es bizmutszemcsékké, vagy hűtsük le a bizmutot vízzel. Ezután a bizmut részecskék vákuumkörnyezetbe kerülnek, és a kerámiagumival bélelt golyósmalom porrá válik. Bár ez a módszer golyós őrlés vákuumban, kevesebb oxidációval és kevés szennyeződéssel, munkaigényes, időigényes, alacsony hozamú, magas költségekkel jár, és a részecskék durva méretűek, mint 120 mesh. befolyásolják a termék minőségét. A CN201010147094.7 számú szabadalom ultrafinom bizmutpor gyártási eljárását írja le, amelyet nedves kémiai eljárással állítanak elő, nagy gyártási kapacitással, rövid érintkezési idővel a teljes gyártási folyamat és az oxigén között, alacsony oxidációs sebességgel, kevesebb szennyeződéssel és oxigéntartalommal. a bizmutpor 0<0,6, egyenletes részecskeeloszlás; szemcseméret -300 mesh.

A jelen találmány műszaki sémája a következő:

1) Készítsünk bizmut-klorid-oldatot: kapjunk 1,35-1,4 g/cm3 sűrűségű bizmut-klorid törzsoldatot, adjunk hozzá 4-6% sósavat tartalmazó, megsavanyított tiszta vizes oldatot; a savanyított tiszta vizes oldat és a bizmut-klorid törzsoldat térfogataránya 1:1 -2;

2) Szintézis: az elkészített bizmut-klorid-oldathoz adjunk hozzá megtisztított felületű cinkbugókat; indítsa el az eltolási reakciót; figyeljük meg a reakció végpontját, a reakció végpontjához érve vegyük ki a fel nem oldott cinktömböket, és 2-4 órán át csapjuk le; A leírt reakció végpont megfigyelési és megítélési alapja: az oldatban buborék keletkezik, amely részt vesz a reakcióban;

3) Elválasztásabizmut por: a 2) lépésben extraháljuk a csapadék felülúszóját, és hagyományos módszerekkel nyerjük vissza a cinket; a maradék kicsapódott bizmutport keverjük és 5-8-szor mossuk megsavanyított tiszta vizes oldattal, amely 4-6% sósavat tartalmaz, majd tisztán mossuk. Öblítse le a bizmutport vízzel semlegesre; a bizmutport gyors centrifugális szárítás után azonnal áztassa be abszolút etanollal, majd szárítsa meg;

4) Szárítás: A 3) lépésben kezelt bizmutport küldje vákuumszárítóba 60±1 °C hőmérsékleten szárításra, hogy -300 mesh méretű kész bizmutport kapjon.

A fenti eljárással előállított bizmutpor szerint előnye, hogy a kapott termék tisztasága eléri a 99%-ot; a szemcseméret ultrafinom, legfeljebb -300 mesh, és a jelen találmány szerint előállított bizmutpor kémiai összetételét mérjük: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, egyéb szennyeződések<0,18; ugyanakkor a cink rúdpótlási folyamat miatt a kémiai reakció csak cink oldódást és bizmut kiválást foglal magában, elkerülve a nagy mennyiségű vegyszert A gáz hátrányai, csökkentik a környezet szennyezését és az emberi szervezet károsodását. Összehasonlítva a technika állásával, a jelen találmány szerinti eljárás egésze csak rövid ideig érintkezik levegővel a centrifugás szárítás során, és más eljárások reakciófolyadékkal vagy abszolút etanollal, vagy vákuum- és oxigénszigeteléssel rendelkeznek, így az oxidációs sebesség alacsony. .

alkalmazás [2]

A meglévő technológiákkal különböző formájú kisdimenziós nano-bizmut anyagokat, bizmut nanoszálakat, bizmut nanocsöveket stb. lehet előállítani, de a bizmut kétdimenziós ultravékony anyagú bizmut anyaghoz nincs kapcsolódó előállítási technológia. Ennek részben az lehet az oka, hogy a bizmut prekurzorokat vagy a hidrotermikus szintézis körülményeit nehéz ellenőrizni. Sok hatszögletű anyag kétdimenziós anyagokból áll, amelyek egymásra rakva makroszkopikus kristályszerkezetet alkotnak, és a kétdimenziós anyagok síkjában a kémiai kötések nagyon erősek, és a rétegek közötti van der Waals kölcsönhatás nagyon gyenge, ami két- dimenziós anyagok különböző módszerekkel legyőzik a réteget. A kétdimenziós nanolapokat úgy kapják, hogy a megfelelő ömlesztett anyagokról leradírozzák a köztük lévő gyenge kölcsönhatási erő miatt. Ebben a szakaszban a nagy térfogatú fajlagos kapacitású és stabil keringésű ötvözetek negatív elektródaként való felhasználásának technológiája elérte a szűk keresztmetszetet. Vizsgálták a grafén és a fekete foszfor folyékony fázisú hámlását. Bár a foszfor nagy kapacitású, a foszfor nagyon könnyen oxidálódik a levegőben. Fél az oxigéntől és a víztől.

A CN201710588276 számú szabadalom kétdimenziós bizmutén és lítium-ion akkumulátor előállítási eljárását írja le. Bizmutport adunk a sztrippelő oldószerhez, és ultrahanggal vibráljuk előre meghatározott ideig, hogy oldószerkeveréket kapjunk, majd a kevert oldószerben lévő, eltávolítatlan bizmutport centrifugálással eltávolítjuk. A felülúszót megkapjuk, és a kétdimenziós bizmutént folyékony fázisú hámlasztás. Az előállítási folyamat egyszerű volt, az előállított kétdimenziós bizmutén nagy térfogatú fajlagos kapacitással és ciklusstabilitással rendelkezett. A fenti cél elérése érdekében az előkészítési módszer a következő lépésekből áll:

(1) Adjon bizmutport a hámlasztó oldószerhez, és ultrahanggal vibrálja egy előre meghatározott ideig. Az ultrahangos vibrációs eljárás során a bizmutport a hámlasztó oldószer hatására részben pelyhekre hámlasztják, így kevert, pelyhes alakú bizmutént kapnak. oldószer;

(2) centrifugálás az oldószerkeverékben lévő eltávolítatlan bizmutpor eltávolítására, így felülúszót kapunk, amely visszatartja a lapszerű bizmutént;

(3) A kapott felülúszót centrifugális vákuumszárításnak vetjük alá, hogy lapszerű, kétdimenziós bizmutént kapjunk.

Általánosságban elmondható, hogy a jelen találmány által kidolgozott fenti műszaki megoldások révén a technika állásához képest a kétdimenziós bizmutén és a lítium-ion akkumulátor előállítási eljárása a jelen találmányban elsősorban a következő jótékony hatásokkal rendelkezik:

1. bizmutpor hozzáadása a sztrippelő oldószerhez és ultrahangos vibráció előre meghatározott ideig, hogy oldószerkeveréket kapjunk, centrifugálás a sztrippeletlen bizmutpor eltávolítására a kevert oldószerben, hogy felülúszót kapjunk, és a kétdimenziós bizmut előállítása folyadékfázisú sztrippeléssel, az elkészítési folyamat egyszerű, és az elkészített kétdimenziós bizmutén nagy térfogat-fajlagos kapacitással és ciklusstabilitással rendelkezik;

2. Egy lítium-ion akkumulátort, amely kétdimenziós bizmutént használ elektródaanyagként, állandó áramerősséggel töltjük és kisütjük 0,5 C (1883 mA/cm3, 190 mA/g) áramsűrűség mellett. 150 ciklus után is megtartja kezdeti kapacitásának körülbelül 90%-át. Jó ciklusjellemzők;

3. A kétdimenziós bizmutén vastagsága 3 nanométer és 5 nanométer között van. Kísérletek igazolták, hogy a kétdimenziós bizmutén térfogati kapacitása szinte semmilyen nyilvánvaló csillapítást nem mutat különböző áramsűrűségek mellett, és jó sebességgel rendelkezik.