Bismut poederis een poeder van non-ferrometalen en ziet er lichtgrijs uit. Het heeft een breed scala aan toepassingen en wordt voornamelijk gebruikt om bismutproducten, bismutlegeringen en bismutverbindingen te bereiden. China's bismutbronnen staan op de eerste plaats in de wereld en er zijn meer dan 70 bismutmijnen in China, waardoor China 's werelds grootste bismutleider is. Als een veilig "groen metaal" wordt bismut momenteel niet alleen gebruikt in de farmaceutische industrie, maar ook veel gebruikt in halfgeleiders, supergeleiders, vlamvertragers, pigmenten, cosmetica en andere gebieden. Het zal naar verwachting giftige elementen zoals lood, antimoon, cadmium en kwik vervangen. Bovendien is bismut een metaal met het sterkste diamagnetisme. Onder invloed van een magnetisch veld neemt de soortelijke weerstand toe en neemt de thermische geleidbaarheid af. Het heeft ook goede toepassingsmogelijkheden in thermo-elektriciteit en supergeleiding.
De traditionele productiemethoden van
bismut poederomvatten watermistmethode, gasverstuivingsmethode en kogelmolenmethode; wanneer de watermistmethode wordt verneveld en gedroogd in water, wordt bismut gemakkelijk geoxideerd vanwege het grote oppervlak van bismutpoeder; Onder normale omstandigheden veroorzaakt het contact tussen bismut en zuurstof ook gemakkelijk een grote hoeveelheid oxidatie; beide methoden veroorzaken veel onzuiverheden, een onregelmatige vorm van bismutpoeder en een ongelijkmatige deeltjesverdeling. De kogelmolenmethode is: bismutblokken kunstmatig hameren met roestvrij staal tot bismutkorrels van â¤10 mm, of bismut blussen met water. Vervolgens komen de bismutdeeltjes in een vacuümomgeving en wordt de kogelmolen bekleed met keramisch rubber verpulverd. Hoewel deze methode in een vacuüm wordt gemalen met een kogelmolen, met minder oxidatie en lage onzuiverheden, is het arbeidsintensief, tijdrovend, laag in opbrengst, hoog in kosten, en de deeltjes zijn zo grof als 120 mesh. productkwaliteit beïnvloeden. Uitvindingsoctrooi CN201010147094.7 biedt een productiemethode van ultrafijn bismutpoeder, dat wordt geproduceerd door een nat chemisch proces, met een grote productiecapaciteit, korte contacttijd tussen het hele productieproces en zuurstof, lage oxidatiesnelheid, minder onzuiverheden en het zuurstofgehalte van bismutpoeder is 0 < 0,6, uniforme deeltjesverdeling; deeltjesgrootte -300 mesh.
Het technische schema van de onderhavige uitvinding is als volgt:
1) Bereid bismutchloride-oplossing voor: verkrijg de bismutchloride-voorraadoplossing met een dichtheid van 1,35-1,4 g/cm3, voeg aangezuurde zuivere waterige oplossing toe die 4%-6% zoutzuur bevat; de volumeverhouding van aangezuurde zuivere waterige oplossing en bismutchloride-voorraadoplossing is 1:1-2;
2) Synthese: voeg zinkstaven waarvan het oppervlak is gereinigd toe aan de bereide bismutchloride-oplossing; start de verplaatsingsreactie; observeer het eindpunt van de reactie, haal bij het bereiken van het eindpunt van de reactie de onopgeloste zinkstaven eruit en laat 2-4 uur neerslaan; De observatie- en beoordelingsbasis van het beschreven eindpunt van de reactie is: er ontstaat een luchtbel in de oplossing die aan de reactie deelneemt;
3) Scheiding van
bismut poeder: extranatant van het precipitaat in stap 2) extraheren en zink terugwinnen met conventionele methoden; het overblijvende neergeslagen bismutpoeder wordt geroerd en 5-8 keer gewassen met een aangezuurde zuivere waterige oplossing die 4%-6% zoutzuur bevat, en daarna gewassen met zuiver Spoel het bismutpoeder met water tot neutraliteit; na het snel drogen van het bismutpoeder met een centrifuge, doorweekt u het bismutpoeder onmiddellijk met absolute ethanol en droogt u het;
4) Drogen: Stuur het in stap 3) behandelde bismutpoeder naar een vacuümdroger bij een temperatuur van 60±1°C om te drogen om een afgewerkt bismutpoeder van -300 mesh te verkrijgen.
Volgens het bismutpoeder geproduceerd door het bovenstaande proces, is het voordeel dat de zuiverheid van het verkregen product zo hoog is als 99%; de deeltjesgrootte is ultrafijn, tot -300 mesh, en de chemische samenstelling van het volgens de onderhavige uitvinding bereide bismutpoeder wordt gemeten: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, andere onzuiverheden<0,18; tegelijkertijd, als gevolg van het vervangingsproces van zinkstaven, omvat de chemische reactie alleen het oplossen van zink en bismutprecipitatie, waardoor een grote hoeveelheid chemicaliën wordt vermeden. De nadelen van gas verminderen de vervuiling van het milieu en de schade aan het menselijk lichaam. Vergeleken met de stand van de techniek is het hele proces van de onderhavige uitvinding slechts gedurende een korte tijd in contact met lucht tijdens het drogen in de centrifuge, en andere processen hebben reactievloeistof of absolute ethanol, of vacuüm- en zuurstofisolatie, dus de oxidatiesnelheid is laag .
toepassing [2]
Bestaande technologieën kunnen laagdimensionale nano-bismutmaterialen met verschillende vormen, bismut-nanodraden, bismut-nanobuisjes, enz. Bereiden, maar er is geen gerelateerde voorbereidingstechnologie voor bismut tweedimensionaal ultradun materiaal bismutheen. Een deel van de reden kan zijn dat bismutvoorlopers of hydrothermische syntheseomstandigheden moeilijk te beheersen zijn. Veel hexagonale materialen zijn samengesteld uit tweedimensionale materialen die zijn gestapeld om een macroscopische kristalstructuur te vormen, en de chemische bindingen in het vlak van tweedimensionale materialen zijn erg sterk, en de van der Waals-interactie tussen lagen is erg zwak, waardoor twee- dimensionale materialen overwinnen laag op verschillende manieren. Tweedimensionale nanosheets worden verkregen door exfoliëren van hun corresponderende bulkmaterialen vanwege de zwakke interactiekracht daartussen. In dit stadium heeft de technologie van het gebruik van legeringen met een hoge volumespecifieke capaciteit en stabiele circulatie als negatieve elektroden het knelpunt bereikt. Afschilfering in de vloeistoffase van grafeen en zwarte fosfor is bestudeerd. Hoewel fosforeen een hoge capaciteit heeft, is fosforeen zeer gemakkelijk te oxideren in de lucht. Bang voor zuurstof en water.
Uitvindingsoctrooi CN201710588276 verschaft een bereidingsmethode van tweedimensionaal bismutheen en een lithium-ionbatterij. Bismutpoeder wordt toegevoegd aan het stripoplosmiddel en gedurende een vooraf bepaalde tijd ultrasoon getrild om een gemengd oplosmiddel te verkrijgen, en het niet-gestripte bismutpoeder in het gemengde oplosmiddel wordt verwijderd door centrifugatie om het supernatant te verkrijgen en het tweedimensionale bismutheen werd bereid door peeling in vloeibare fase. Het bereidingsproces was eenvoudig en het bereide tweedimensionale bismutheen had een hoge volumespecifieke capaciteit en cyclusstabiliteit. Om bovenstaand doel te bereiken, omvat de bereidingswijze de volgende stappen:
(1) Voeg bismutpoeder toe aan het schiloplosmiddel en tril ultrasoon gedurende een vooraf bepaalde tijd. Tijdens het ultrasone trillingsproces wordt het bismutpoeder gedeeltelijk gepeld in vlokken onder invloed van het schiloplosmiddel, om een gemengd bismutheen met een schilferige vorm te verkrijgen. oplosmiddel;
(2) centrifugeren om het niet-gestripte bismutpoeder in het gemengde oplosmiddel te verwijderen om een bovenstaande vloeistof te verkrijgen die het velachtige bismutheen vasthoudt;
(3) Het verkregen supernatant wordt onderworpen aan centrifugale vacuümdroging om velachtig tweedimensionaal bismutheen te verkrijgen.
In het algemeen gesproken hebben de bereidingsmethode van tweedimensionaal bismutheen en de lithium-ionbatterij die door de onderhavige uitvinding worden verschaft, in vergelijking met de stand van de techniek via de bovenstaande technische oplossingen die door de onderhavige uitvinding zijn bedacht, voornamelijk de volgende gunstige effecten:
1. toevoegen van bismutpoeder aan het stripoplosmiddel en ultrasoon trillen gedurende een vooraf bepaalde tijd om een gemengd oplosmiddel te verkrijgen, centrifugeren om het ongestripte bismutpoeder in het gemengde oplosmiddel te verwijderen om een supernatant te verkrijgen, en bereiden van tweedimensionaal bismutheen door strippen in de vloeistoffase. bereidingsproces is eenvoudig en het bereide tweedimensionale bismutheen heeft een hoge volumespecifieke capaciteit en cyclusstabiliteit;
2. Een lithium-ionbatterij die tweedimensionaal bismutheen als elektrodemateriaal gebruikt, wordt opgeladen en ontladen met een constante stroom bij een stroomdichtheid van 0,5C (1883mA/cm3, 190mA/g). Na 150 cycli behoudt het nog steeds ongeveer 90% van zijn oorspronkelijke capaciteit. Goede fietseigenschappen;
3. De dikte van tweedimensionaal bismutheen is 3 nanometer tot 5 nanometer. Experimenten hebben aangetoond dat de volumecapaciteit van tweedimensionaal bismutheen bijna geen duidelijke verzwakking heeft onder verschillende stroomdichtheden en goede snelheidsprestaties heeft.
