Спосіб приготування та застосування порошку вісмуту

Порошок вісмутуявляє собою порошок кольорових металів і має світло-сірий вигляд. Він має широкий спектр використання і в основному використовується для приготування продуктів вісмуту, сплавів вісмуту та сполук вісмуту. Ресурси вісмуту в Китаї займають перше місце в світі, і в Китаї є понад 70 вісмутових шахт, що робить Китай провідним світовим лідером з видобутку вісмуту. Як безпечний «зелений метал» вісмут в даний час використовується не тільки у фармацевтичній промисловості, але також широко використовується в напівпровідниках, надпровідниках, антипіренах, пігментах, косметиці та інших галузях. Очікується, що він замінить токсичні елементи, такі як свинець, сурма, кадмій і ртуть. Крім того, вісмут є металом з найсильнішим діамагнетизмом. Під дією магнітного поля питомий опір зростає, а теплопровідність зменшується. Він також має хороші перспективи застосування в термоелектриці та надпровідності.

Традиційні методи виробництвапорошок вісмутувключають метод водяного туману, метод розпилення газу та метод кульового млину; коли метод водяного туману розпилюється та сушиться у воді, вісмут легко окислюється завдяки великій площі поверхні порошку вісмуту; За нормальних умов контакт між вісмутом і киснем також легко спричинити велику кількість окислення; обидва методи викликають багато домішок, неправильну форму порошку вісмуту та нерівномірний розподіл частинок. Метод кульового помелу: штучне забивання злитків вісмуту з нержавіючої сталі до зерен вісмуту â¤10 мм або загартування вісмуту водою. Потім частинки вісмуту потрапляють у вакуумне середовище, і кульовий млин, футерований керамічною гумою, подрібнюється. Незважаючи на те, що цей метод подрібнюють у кульовому млині у вакуумі, з меншим окисленням і низьким вмістом домішок, він трудомісткий, тривалий, має низький вихід, високу вартість, а частинки грубі до 120 меш. впливають на якість продукції. Патент на винахід CN201010147094.7 забезпечує спосіб виробництва ультрадисперсного порошку вісмуту, який виготовляється мокрим хімічним процесом, з великою виробничою потужністю, коротким часом контакту між усім виробничим процесом і киснем, низькою швидкістю окислення, меншою кількістю домішок і вмістом кисню в порошок вісмуту 0<0,6, рівномірний розподіл частинок; розмір частинок -300 меш.

Технічна схема цього винаходу така:

1) Приготувати розчин хлориду вісмуту: отримати вихідний розчин хлориду вісмуту густиною 1,35-1,4 г/см3, додати підкислений чистий водний розчин, що містить 4%-6% соляної кислоти; об'ємне співвідношення підкисленого чистого водного розчину і вихідного розчину хлориду вісмуту становить 1:1 -2;

2) Синтез: до готового розчину хлористого вісмуту додати злитки цинку з очищеною поверхнею; запустити реакцію витіснення; спостерігати за кінцевою точкою реакції, при досягненні кінцевої точки реакції вийняти нерозчинені злитки цинку і осадити 2-4 години; Основою спостереження та оцінки описаної кінцевої точки реакції є: у розчині, який бере участь у реакції, виникає бульбашка;

3) Відокремленняпорошок вісмуту: витягнути супернатант осаду на етапі 2) і відновити цинк звичайними методами; Залишок осадженого порошку вісмуту перемішують і промивають 5-8 разів підкисленим чистим водним розчином, що містить 4%-6% соляної кислоти, а потім промивають чистим. Промивають порошок вісмуту водою до нейтральності; швидко висушивши порошок вісмуту за допомогою центрифуги, негайно просочіть порошок вісмуту абсолютним етанолом, а потім висушіть;

4) Сушка: відправте порошок вісмуту, оброблений на етапі 3), у вакуумну сушарку при температурі 60±1°C для сушіння, щоб отримати готовий порошок вісмуту -300 меш.

Відповідно до порошку вісмуту, отриманого за допомогою вищевказаного процесу, його перевага полягає в тому, що чистота отриманого продукту досягає 99%; розмір частинок є надтонким, до -300 меш, і вимірюється хімічний склад порошку вісмуту, отриманого за цим винаходом: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si <0,02, інші домішки <0,18; у той же час, завдяки процесу заміни цинкового злитка, хімічна реакція включає лише розчинення цинку та осадження вісмуту, уникаючи великої кількості хімічних речовин. Недоліки газу, зменшення забруднення навколишнього середовища та шкоди для людського організму. Порівняно з попереднім рівнем техніки, весь процес цього винаходу лише протягом короткого часу контактує з повітрям під час сушіння в центрифузі, а інші процеси мають реакційну рідину або абсолютний етанол, або вакуум та ізоляцію кисню, тому швидкість окислення низька .

застосування [2]

Існуючі технології можуть отримувати низькорозмірні нановісмутові матеріали з різними формами, вісмутові нанодроти, вісмутові нанотрубки тощо, але немає відповідної технології отримання вісмутового двовимірного ультратонкого матеріалу вісмутен. Частково причиною може бути те, що попередники вісмуту або умови гідротермального синтезу важко контролювати. Багато гексагональних матеріалів складаються з двовимірних матеріалів, складених у макроскопічну кристалічну структуру, і хімічні зв’язки в площині двовимірних матеріалів дуже міцні, а ван-дер-ваальсова взаємодія між шарами дуже слабка, що робить дво- габаритні матеріали долають шар різними методами. Двовимірні нанолисти отримують шляхом відшаровування від відповідних об’ємних матеріалів завдяки слабкій силі взаємодії між ними. На цьому етапі технологія використання сплавів з високою об'ємною питомою ємністю і стабільною циркуляцією в якості негативних електродів досягла вузького місця. Було вивчено ексфоліацію графену та чорного фосфору в рідкій фазі. Хоча фосфорен має високу ємність, фосфорен дуже легко окислюється на повітрі. Боїться кисню і води.

Патент на винахід CN201710588276 забезпечує спосіб отримання двовимірного вісмутену та літій-іонного акумулятора. Порошок вісмуту додають до розчинника для видалення та піддають ультразвуковій вібрації протягом попередньо визначеного часу, щоб отримати змішаний розчинник, а нерозібраний порошок вісмуту в змішаному розчиннику видаляють центрифугуванням, щоб отримати супернатант, і двовимірний вісмутен готують шляхом рідкофазний пілінг. Процес отримання був простим, а отриманий двовимірний вісмутен мав високу об'ємну питому ємність і циклічну стабільність. Для досягнення вищезазначеної мети спосіб підготовки включає наступні етапи:

(1) Додайте порошок вісмуту в розчинник для пілінгу та ультразвукову вібрацію протягом заданого часу. Під час процесу ультразвукової вібрації порошок вісмуту частково розшаровується на пластівці під дією розчинника для відлущування, щоб отримати змішаний вісмутен пластівчастої форми. розчинник;

(2) центрифугування для видалення неочищеного порошку вісмуту в змішаному розчиннику для отримання супернатанту, який утримує листоподібний вісмутен;

(3) Отриманий супернатант піддають відцентровій вакуумній сушінні для отримання листового двовимірного вісмутену.

Загалом, у порівнянні з попереднім рівнем техніки через вищевказані технічні рішення, розроблені цим винаходом, спосіб отримання двовимірного вісмутену та літій-іонної батареї, надані цим винаходом, головним чином мають такі корисні ефекти:

1. додавання порошку вісмуту в розчинник для десорбування та ультразвукова вібрація протягом заданого часу для отримання змішаного розчинника, центрифугування для видалення нерозірваного порошку вісмуту в змішаному розчиннику для отримання супернатанту та приготування двовимірного вісмутену шляхом десорбції рідкої фази, процес отримання простий, а отриманий двовимірний вісмутен має високу об'ємну питому ємність і циклічну стабільність;

2. Літій-іонна батарея, яка використовує двовимірний вісмутен як матеріал електрода, заряджається та розряджається постійним струмом із щільністю струму 0,5C (1883 мА/см3, 190 мА/г). Після 150 циклів він все ще зберігає близько 90% початкової потужності. Хороші характеристики циклу;

3. Товщина двовимірного вісмутену становить від 3 до 5 нанометрів. Експерименти довели, що об'ємна ємність двовимірного вісмутену майже не має явного загасання при різних густинах струму та має хороші швидкісні характеристики.