Бисмут на прахе прах от цветни метали и външният му вид е светлосив. Има широка гама от приложения и се използва главно за приготвяне на бисмутови продукти, бисмутови сплави и бисмутови съединения. Ресурсите на Китай за бисмут са на първо място в света и има повече от 70 бисмутови мини в Китай, което прави Китай водещ световен лидер по бисмут. Като безопасен „зелен метал“ бисмутът в момента се използва не само във фармацевтичната индустрия, но и широко използван в полупроводници, свръхпроводници, забавители на горенето, пигменти, козметика и други области. Очаква се да замени токсични елементи като олово, антимон, кадмий и живак. Освен това бисмутът е метал с най-силен диамагнетизъм. Под действието на магнитно поле съпротивлението се увеличава, а топлопроводимостта намалява. Освен това има добри перспективи за приложение в термоелектричеството и свръхпроводимостта.
Традиционните методи на производство на
бисмут на прахвключва метод на водна мъгла, метод на газова пулверизация и метод на топкова мелница; когато методът с водна мъгла се пулверизира и изсушава във вода, бисмутът лесно се окислява поради голямата повърхност на бисмутовия прах; При нормални обстоятелства контактът между бисмут и кислород също може лесно да причини голямо количество окисление; и двата метода причиняват много примеси, неправилна форма на бисмутов прах и неравномерно разпределение на частиците. Методът на топкова мелница е: изкуствено набиване на бисмутови слитъци с неръждаема стомана до бисмутови зърна от â¤10 mm или закаляване на бисмута с вода. След това бисмутовите частици влизат във вакуумна среда и топковата мелница, облицована с керамичен каучук, се пулверизира. Въпреки че този метод е смилане във вакуумна мелница с топка, с по-малко окисление и ниски примеси, той е трудоемък, отнема много време, има нисък добив, висока цена и частиците са толкова груби, колкото 120 меша. влияят на качеството на продукта. Патентът за изобретение CN201010147094.7 предоставя метод за производство на ултрафин прах от бисмут, който се произвежда чрез мокър химичен процес, с голям производствен капацитет, кратко време за контакт между целия производствен процес и кислорода, ниска степен на окисление, по-малко примеси и съдържанието на кислород в бисмутовият прах е 0<0,6, равномерно разпределение на частиците; размер на частиците -300 меша.
Техническата схема на настоящото изобретение е следната:
1) Пригответе разтвор на бисмутов хлорид: вземете изходния разтвор на бисмутов хлорид с плътност 1,35-1,4g/cm3, добавете подкислен чист воден разтвор, съдържащ 4%-6% солна киселина; обемното съотношение на подкисления чист воден разтвор и основния разтвор на бисмутов хлорид е 1:1 -2;
2) Синтез: добавете цинкови слитъци, чиято повърхност е почистена, към приготвения разтвор на бисмутов хлорид; стартирайте реакцията на изместване; наблюдавайте крайната точка на реакцията, когато достигнете крайната точка на реакцията, извадете неразтворените цинкови слитъци и утаете за 2-4 часа; Основата за наблюдение и преценка на описаната крайна точка на реакцията е: в разтвора, който участва в реакцията, ще се появи мехур;
3) Разделяне на
бисмут на прах: екстрахирайте супернатанта от утайката в стъпка 2) и възстановете цинка чрез конвенционални методи; останалият утаен бисмутов прах се разбърква и се промива 5-8 пъти с подкислен чист воден разтвор, съдържащ 4% -6% солна киселина, и след това се промива с чиста. Изплакнете бисмутовия прах с вода до неутралност; след бързо изсушаване на бисмутовия прах с центрофуга, веднага накиснете бисмутовия прах с абсолютен етанол и след това го изсушете;
4) Сушене: Изпратете бисмутовия прах, обработен в стъпка 3) във вакуумна сушилня при температура от 60±1°C за изсушаване, за да се получи готов бисмутов прах с -300 меша.
Съгласно бисмутовия прах, произведен чрез горния процес, неговото предимство е, че чистотата на получения продукт е до 99%; размерът на частиците е ултра фин, до -300 меша, и химичният състав на бисмутовия прах, получен чрез настоящото изобретение, се измерва: Bi>99, Fe<0.1, O<0.5, BiO<0.1, Cr<0.01, Cu< 0,01, Si <0,02, други примеси <0,18; в същото време, поради процеса на замяна на цинков слитък, химическата реакция включва само разтваряне на цинк и утаяване на бисмут, като се избягва голямо количество химикал. Недостатъците на газа намаляват замърсяването на околната среда и вредата за човешкото тяло. В сравнение с предшестващото състояние на техниката, целият процес на настоящото изобретение е само в контакт с въздух за кратко време в центрофужното сушене, а други процеси имат реакционна течност или абсолютен етанол, или изолиране на вакуум и кислород, така че скоростта на окисление е ниска .
приложение [2]
Съществуващите технологии могат да приготвят нискоразмерни нано-бисмутови материали с различни форми, бисмутови нанопроводници, бисмутови нанотръби и т.н., но няма свързана технология за приготвяне на бисмутен двуизмерен ултратънък материал бисмутен. Част от причината може да е, че прекурсорите на бисмут или условията на хидротермален синтез са трудни за контролиране. Много шестоъгълни материали са съставени от двуизмерни материали, подредени така, че да образуват макроскопична кристална структура, а химическите връзки в равнината на двуизмерните материали са много силни и взаимодействието на Ван дер Ваалс между слоевете е много слабо, което прави дву- размерните материали преодоляват слоя по различни методи. Двуизмерните нанолистове се получават чрез ексфолиране от съответните им насипни материали поради слабата сила на взаимодействие между тях. На този етап технологията за използване на сплави с голям обемен специфичен капацитет и стабилна циркулация като отрицателни електроди достигна тясното място. Изследвано е ексфолиране в течна фаза на графен и черен фосфор. Въпреки че фосфоренът има висок капацитет, фосфоренът се окислява много лесно във въздуха. Страх от кислород и вода.
Патентът за изобретение CN201710588276 предоставя метод за получаване на двуизмерен бисмутен и литиево-йонна батерия. Бисмутният прах се добавя към отстраняващия разтворител и се вибрира ултразвуково за предварително определено време, за да се получи смесен разтворител, а неотстраненият бисмутов прах в смесения разтворител се отстранява чрез центрофугиране, за да се получи Супернатантата се получава и двуизмерният бисмутен се приготвя чрез ексфолиране в течна фаза. Процесът на приготвяне беше прост и приготвеният двуизмерен бисмутен имаше висок обемен специфичен капацитет и стабилност на цикъла. За да се постигне горната цел, методът на приготвяне включва следните стъпки:
(1) Добавете бисмут на прах към разтворителя за пилинг и ултразвуково вибрирайте за предварително определено време. По време на процеса на ултразвукова вибрация бисмутовият прах е частично обелен на люспи под действието на пилинг разтворителя, така че да се получи смесен бисмутен с люспеста форма. разтворител;
(2) центрофугиране за отстраняване на неотстранения бисмутов прах в смесения разтворител, за да се получи супернатант, който задържа подобния на лист бисмутен;
(3) Полученият супернатант се подлага на центробежно вакуумно сушене, за да се получи листообразен двуизмерен бисмутен.
Най-общо казано, в сравнение с предшестващото състояние на техниката чрез горните технически решения, замислени от настоящото изобретение, методът за получаване на двуизмерен бисмутен и литиево-йонната батерия, осигурени от настоящото изобретение, имат главно следните полезни ефекти:
1. добавяне на бисмутов прах в разтворителя за отстраняване и ултразвукова вибрация за предварително определено време за получаване на смесен разтворител, центрофугиране за отстраняване на неотстранения бисмутов прах в смесения разтворител за получаване на супернатанта и приготвяне на двуизмерен бисмутен чрез отстраняване на течна фаза, процесът на приготвяне е прост и приготвеният двуизмерен бисмутен има висок обемен специфичен капацитет и стабилност на цикъла;
2. Литиево-йонна батерия, използваща двуизмерен бисмутен като електроден материал, се зарежда и разрежда при постоянен ток при плътност на тока от 0,5C (1883mA/cm3, 190mA/g). След 150 цикъла той все още поддържа около 90% от първоначалния си капацитет. Добри характеристики на цикъла;
3. Дебелината на двумерния бисмутен е от 3 нанометра до 5 нанометра. Експериментите са доказали, че обемният капацитет на двумерния бисмутен няма почти никакво очевидно затихване при различни плътности на тока и има добра скоростна производителност.
