Polvere di bismutoè una polvere di metalli non ferrosi e il suo aspetto è grigio chiaro. Ha una vasta gamma di usi e viene utilizzato principalmente per preparare prodotti di bismuto, leghe di bismuto e composti di bismuto. Le risorse cinesi di bismuto sono al primo posto nel mondo e ci sono più di 70 miniere di bismuto in Cina, rendendo la Cina il leader mondiale del bismuto. In quanto "metallo verde" sicuro, il bismuto è attualmente utilizzato non solo nell'industria farmaceutica, ma anche ampiamente utilizzato in semiconduttori, superconduttori, ritardanti di fiamma, pigmenti, cosmetici e altri campi. Dovrebbe sostituire elementi tossici come piombo, antimonio, cadmio e mercurio. Inoltre, il bismuto è un metallo con il più forte diamagnetismo. Sotto l'azione di un campo magnetico, la resistività aumenta e la conduttività termica diminuisce. Ha anche buone prospettive di applicazione in termoelettricità e superconduttività.
I tradizionali metodi di produzione di
polvere di bismutoincludere il metodo della nebbia d'acqua, il metodo di atomizzazione del gas e il metodo di macinazione a sfere; quando il metodo della nebbia d'acqua viene atomizzato ed essiccato in acqua, il bismuto si ossida facilmente a causa dell'ampia superficie della polvere di bismuto; In circostanze normali, anche il contatto tra bismuto e ossigeno provoca facilmente una grande quantità di ossidazione; entrambi i metodi causano molte impurità, forma irregolare della polvere di bismuto e distribuzione non uniforme delle particelle. Il metodo di macinazione a sfere consiste nel martellare artificialmente i lingotti di bismuto con acciaio inossidabile fino a ottenere grani di bismuto di ≥10 mm o temprare il bismuto con acqua. Quindi le particelle di bismuto entrano in un ambiente sottovuoto e il mulino a sfere rivestito di gomma ceramica viene polverizzato. Sebbene questo metodo sia macinato a sfere sotto vuoto, con meno ossidazione e poche impurità, è laborioso, dispendioso in termini di tempo, basso rendimento, alto costo e le particelle sono grossolane come 120 mesh. influenzare la qualità del prodotto. Il brevetto di invenzione CN201010147094.7 fornisce un metodo di produzione di polvere di bismuto ultrafine, prodotta mediante processo chimico umido, con grande capacità produttiva, breve tempo di contatto tra l'intero processo produttivo e l'ossigeno, basso tasso di ossidazione, meno impurità e il contenuto di ossigeno di la polvere di bismuto è 0<0,6, distribuzione uniforme delle particelle; granulometria -300 mesh.
Lo schema tecnico della presente invenzione è il seguente:
1) Preparare la soluzione di cloruro di bismuto: ottenere la soluzione madre di cloruro di bismuto con una densità di 1,35-1,4 g/cm3, aggiungere una soluzione acquosa pura acidificata contenente il 4% -6% di acido cloridrico; il rapporto volumetrico tra la soluzione acquosa pura acidificata e la soluzione madre di cloruro di bismuto è 1:1 -2;
2) Sintesi: aggiungere lingotti di zinco la cui superficie è stata pulita alla soluzione di cloruro di bismuto preparata; avviare la reazione di spostamento; osservare il punto finale della reazione, quando si raggiunge il punto finale della reazione, estrarre i lingotti di zinco non disciolti e precipitare per 2-4 ore; La base di osservazione e giudizio del punto finale della reazione descritto è: c'è una bolla che emerge nella soluzione che partecipa alla reazione;
3) Separazione di
polvere di bismuto: estrarre il supernatante del precipitato nella fase 2) e recuperare lo zinco con metodi convenzionali; la restante polvere di bismuto precipitata viene agitata e lavata 5-8 volte con una soluzione acquosa pura acidificata contenente il 4%-6% di acido cloridrico, quindi lavata con puro Sciacquare la polvere di bismuto con acqua fino alla neutralità; dopo aver asciugato velocemente la polvere di bismuto con una centrifuga, immergere immediatamente la polvere di bismuto con etanolo assoluto, quindi asciugarla;
4) Essiccazione: inviare la polvere di bismuto trattata al punto 3) ad un essiccatore sottovuoto ad una temperatura di 60±1°C per l'essiccazione per ottenere una polvere di bismuto finita di -300 mesh.
Secondo la polvere di bismuto prodotta dal processo di cui sopra, il suo vantaggio è che la purezza del prodotto ottenuto arriva fino al 99%; la dimensione delle particelle è ultrafine, fino a -300 mesh, e viene misurata la composizione chimica della polvere di bismuto preparata dalla presente invenzione: Bi>99, Fe< 0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, altre impurezze<0,18; allo stesso tempo, a causa del processo di sostituzione del lingotto di zinco, la reazione chimica comporta solo la dissoluzione dello zinco e la precipitazione del bismuto, evitando una grande quantità di sostanze chimiche Gli svantaggi del gas, riducono l'inquinamento dell'ambiente e il danno al corpo umano. Rispetto alla tecnica precedente, l'intero processo della presente invenzione è solo a contatto con l'aria per un breve periodo nell'essiccamento centrifugo, e altri processi hanno liquido di reazione o etanolo assoluto, o vuoto e isolamento dell'ossigeno, quindi il tasso di ossidazione è basso .
applicazione [2]
Le tecnologie esistenti possono preparare materiali nano-bismuto a bassa dimensione con forme diverse, nanofili di bismuto, nanotubi di bismuto, ecc., ma non esiste una tecnologia di preparazione correlata per il bismutene materiale ultrasottile bidimensionale di bismuto. Parte del motivo potrebbe essere che i precursori del bismuto o le condizioni di sintesi idrotermale sono difficili da controllare. Molti materiali esagonali sono composti da materiali bidimensionali impilati per formare una struttura cristallina macroscopica, e i legami chimici nel piano dei materiali bidimensionali sono molto forti e l'interazione di van der Waals tra gli strati è molto debole, il che rende due- i materiali dimensionali superano lo strato con vari metodi. I nanosheet bidimensionali sono ottenuti esfoliando dai loro corrispondenti materiali sfusi a causa della debole forza di interazione tra di loro. In questa fase, la tecnologia dell'utilizzo di leghe con capacità specifica di volume elevata e circolazione stabile come elettrodi negativi ha raggiunto il collo di bottiglia. È stata studiata l'esfoliazione in fase liquida di grafene e fosforo nero. Sebbene il fosforene abbia un'elevata capacità, il fosforene è molto facile da ossidare nell'aria. Paura dell'ossigeno e dell'acqua.
Il brevetto di invenzione CN201710588276 fornisce un metodo di preparazione di bismutene bidimensionale e una batteria agli ioni di litio. La polvere di bismuto viene aggiunta al solvente di stripping e fatta vibrare ad ultrasuoni per un tempo predeterminato per ottenere un solvente misto, e la polvere di bismuto non strippata nel solvente misto viene rimossa mediante centrifugazione per ottenere Il supernatante è stato ottenuto e il bismutene bidimensionale è stato preparato mediante esfoliazione in fase liquida. Il processo di preparazione era semplice e il bismutene bidimensionale preparato aveva una capacità specifica di volume elevata e stabilità del ciclo. Per raggiungere lo scopo suddetto, il metodo di preparazione comprende le seguenti fasi:
(1) Aggiungere la polvere di bismuto nel solvente per peeling e vibrare ultrasonicamente per un tempo predeterminato. Durante il processo di vibrazione ad ultrasuoni, la polvere di bismuto viene parzialmente pelata in scaglie sotto l'azione del solvente di pelatura, in modo da ottenere un bismutene misto con forma a scaglie. solvente;
(2) centrifugazione per rimuovere la polvere di bismuto non strippata nel solvente misto per ottenere un supernatante, che trattiene il bismutene a forma di foglio;
(3) Il supernatante ottenuto viene sottoposto ad essiccamento sotto vuoto centrifugo per ottenere bismutene bidimensionale simile a un foglio.
In generale, rispetto alla tecnica nota attraverso le suddette soluzioni tecniche concepite dalla presente invenzione, il metodo di preparazione del bismutene bidimensionale e la batteria agli ioni di litio forniti dalla presente invenzione hanno principalmente i seguenti effetti benefici:
1. aggiunta di polvere di bismuto nel solvente di stripping e vibrazione ultrasonica per un tempo predeterminato per ottenere un solvente misto, centrifugazione per rimuovere la polvere di bismuto non strippata nel solvente misto per ottenere un surnatante e preparazione di bismutene bidimensionale mediante strippaggio in fase liquida, Il il processo di preparazione è semplice e il bismutene bidimensionale preparato ha un'elevata capacità specifica di volume e stabilità del ciclo;
2. Una batteria agli ioni di litio che utilizza il bismutene bidimensionale come materiale dell'elettrodo viene caricata e scaricata a una corrente costante a una densità di corrente di 0,5 C (1883 mA/cm3, 190 mA/g). Dopo 150 cicli mantiene ancora circa il 90% della sua capacità iniziale. Buone caratteristiche del ciclo;
3. Lo spessore del bismutene bidimensionale è compreso tra 3 nanometri e 5 nanometri. Gli esperimenti hanno dimostrato che la capacità di volume del bismutene bidimensionale non ha quasi alcuna attenuazione evidente a diverse densità di corrente e ha buone prestazioni di velocità.
