Způsob přípravy a aplikace vizmutového prášku

Bismutový prášekje prášek z neželezných kovů a jeho vzhled je světle šedý. Má široké použití a používá se především k přípravě vizmutových produktů, slitin bismutu a sloučenin bismutu. Čínské zdroje bismutu jsou na prvním místě na světě a v Číně je více než 70 dolů na bismut, což z Číny dělá předního světového lídra v oblasti bismutu. Jako bezpečný „zelený kov“ se vizmut v současné době používá nejen ve farmaceutickém průmyslu, ale široce se používá také v polovodičích, supravodičech, retardérech hoření, pigmentech, kosmetice a dalších oborech. Očekává se, že nahradí toxické prvky jako olovo, antimon, kadmium a rtuť. Vizmut je navíc kov s nejsilnějším diamagnetismem. Působením magnetického pole se zvyšuje odpor a snižuje se tepelná vodivost. Má také dobré vyhlídky na uplatnění v termoelektrice a supravodivosti.

Tradiční výrobní postupybismutový prášekzahrnují metodu vodní mlhy, metodu rozprašování plynem a metodu kulového mletí; když je metoda vodní mlhy atomizována a sušena ve vodě, vizmut snadno oxiduje díky velké ploše bismutového prášku; Za normálních okolností může kontakt mezi vizmutem a kyslíkem také snadno způsobit velké množství oxidace; obě metody způsobují mnoho nečistot, nepravidelný tvar bismutového prášku a nerovnoměrnou distribuci částic. Metoda kulového mletí je: umělé kladivo vizmutových ingotů s nerezovou ocelí na bismutová zrna â¤10 mm, nebo ochlazování bismutu vodou. Poté se částice bismutu dostanou do vakuového prostředí a kulový mlýn vyložený keramickou pryží se rozmělní na prášek. Přestože je tato metoda mleta v kulovém mlýnu ve vakuu, s menší oxidací a nízkými nečistotami, je pracná, časově náročná, má nízký výtěžek, má vysokou cenu a částice jsou hrubé až 120 mesh. ovlivnit kvalitu produktu. Patent na vynález CN201010147094.7 poskytuje způsob výroby ultrajemného bismutového prášku, který se vyrábí mokrým chemickým procesem, s velkou výrobní kapacitou, krátkou dobou kontaktu mezi celým výrobním procesem a kyslíkem, nízkou rychlostí oxidace, menším množstvím nečistot a obsahem kyslíku. bismutový prášek je 0 < 0,6, rovnoměrná distribuce částic; velikost částic -300 mesh.

Technické schéma tohoto vynálezu je následující:

1) Připravte roztok chloridu bismutnatého: získáte zásobní roztok chloridu bismutnatého o hustotě 1,35-1,4 g/cm3, přidejte okyselený čistý vodný roztok obsahující 4%-6% kyselinu chlorovodíkovou; objemový poměr okyseleného čistého vodného roztoku a zásobního roztoku chloridu bismutitého je 1:1-2;

2) Syntéza: do připraveného roztoku chloridu vizmutitého přidejte zinkové ingoty, jejichž povrch byl očištěn; spustit vytěsňovací reakci; pozorovat koncový bod reakce, při dosažení koncového bodu reakce vyjmout nerozpuštěné zinkové ingoty a srážet 2-4 hodiny; Základem pozorování a posuzování popsaného koncového bodu reakce je: v roztoku, který se účastní reakce, se objevuje bublina;

3) Odděleníbismutový prášek: extrahovat supernatant sraženiny v kroku 2) a regenerovat zinek konvenčními metodami; zbývající vysrážený bismutový prášek se míchá a promyje 5-8krát okyseleným čistým vodným roztokem obsahujícím 4%-6% kyselinu chlorovodíkovou a poté se promyje čistým. Prášek bismutu se propláchne vodou do neutrality; po rychlém vysušení vizmutového prášku pomocí odstředivky ihned namočte vizmutový prášek do absolutního ethanolu a poté jej vysušte;

4) Sušení: Bismutový prášek upravený v kroku 3) odešlete do vakuové sušárny při teplotě 60 ± 1 °C k sušení, aby se získal hotový bismutový prášek -300 mesh.

Podle bismutového prášku vyrobeného výše uvedeným způsobem je jeho výhodou to, že čistota získaného produktu je až 99 %; velikost částic je ultrajemná, až -300 mesh, a chemické složení vizmutového prášku připraveného podle tohoto vynálezu se měří: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, ostatní nečistoty <0,18; současně, v důsledku procesu výměny zinkových ingotů, chemická reakce zahrnuje pouze rozpouštění zinku a srážení bismutu, čímž se zabrání velkému množství chemikálií Nevýhody plynu snižují znečištění životního prostředí a poškození lidského těla. Ve srovnání s dosavadním stavem techniky je celý proces podle tohoto vynálezu v kontaktu se vzduchem pouze na krátkou dobu při sušení na odstředivce a jiné procesy mají reakční kapalinu nebo absolutní ethanol nebo vakuovou a kyslíkovou izolaci, takže rychlost oxidace je nízká. .

přihláška [2]

Stávající technologie mohou připravit nízkorozměrné nano-bismutové materiály s různými tvary, vizmutové nanodrátky, vizmutové nanotrubičky atd., ale neexistuje žádná související technologie přípravy pro vizmutový dvourozměrný ultratenký materiál bismuten. Částečným důvodem může být to, že prekurzory bismutu nebo podmínky hydrotermální syntézy je obtížné kontrolovat. Mnoho šestiúhelníkových materiálů je složeno z dvourozměrných materiálů naskládaných do makroskopické krystalové struktury a chemické vazby v rovině dvourozměrných materiálů jsou velmi silné a van der Waalsova interakce mezi vrstvami je velmi slabá, což způsobuje, že rozměrové materiály překonávají vrstvu různými metodami. Dvourozměrné nanovrstvy se získávají exfoliací z jejich odpovídajících objemových materiálů v důsledku slabé interakční síly mezi nimi. V této fázi se technologie použití slitin s vysokou objemovou měrnou kapacitou a stabilní cirkulací jako záporných elektrod dostala do úzkých. Byla studována exfoliace grafenu a černého fosforu v kapalné fázi. Fosforen má sice vysokou kapacitu, ale na vzduchu velmi snadno oxiduje. Bojí se kyslíku a vody.

Patent CN201710588276 poskytuje způsob přípravy dvourozměrného bismuthenu a lithium-iontové baterie. Prášek bismutu se přidá do stripovacího rozpouštědla a ultrazvukově vibruje po předem stanovenou dobu, aby se získalo směsné rozpouštědlo, a neodstraněný prášek bismutu ve směsném rozpouštědle se odstraní centrifugací, aby se získal supernatant a dvourozměrný bismuten se připravil exfoliace v tekuté fázi. Proces přípravy byl jednoduchý a připravený dvourozměrný bismuten měl vysokou objemovou specifickou kapacitu a stabilitu cyklu. K dosažení výše uvedeného cíle zahrnuje způsob přípravy následující kroky:

(1) Přidejte bismutový prášek do odlupovacího rozpouštědla a ultrazvukově vibrujte po předem stanovenou dobu. Během procesu ultrazvukové vibrace se vizmutový prášek působením odlupovacího rozpouštědla částečně loupe na vločky, aby se získal smíšený bismuten s vločkovitým tvarem. solventní;

(2) odstředění za účelem odstranění nestripovaného prášku bismutu ve směsném rozpouštědle, aby se získal supernatant, který zadržuje listovitý bismuten;

(3) Získaný supernatant se podrobí odstředivému vakuovému sušení, aby se získal plošný dvourozměrný vizmuten.

Obecně řečeno, ve srovnání s předchozím stavem techniky prostřednictvím výše uvedených technických řešení koncipovaných podle předkládaného vynálezu, způsob přípravy dvourozměrného bismutenu a lithium-iontové baterie podle předkládaného vynálezu mají hlavně následující příznivé účinky:

1. přidání bismutového prášku do stripovacího rozpouštědla a ultrazvukové vibrace po předem stanovenou dobu, aby se získalo směsné rozpouštědlo, odstředění pro odstranění neodstraněného bismutového prášku ve směsném rozpouštědle, aby se získal supernatant, a příprava dvourozměrného bismutenu stripováním v kapalné fázi. proces přípravy je jednoduchý a připravený dvourozměrný bismuten má vysokou objemovou specifickou kapacitu a stabilitu cyklu;

2. Lithium-iontová baterie využívající jako materiál elektrody dvourozměrný bismuten se nabíjí a vybíjí konstantním proudem při proudové hustotě 0,5C (1883 mA/cm3, 190 mA/g). Po 150 cyklech si stále zachovává přibližně 90 % své původní kapacity. Dobré charakteristiky cyklu;

3. Tloušťka dvourozměrného bismutenu je 3 nanometry až 5 nanometrů. Experimenty prokázaly, že objemová kapacita dvourozměrného bismutenu nemá téměř žádný zjevný útlum při různých proudových hustotách a má dobrou rychlostní výkonnost.