Način priprave in uporaba bizmutovega prahu

Bizmut v prahuje prah neželeznih kovin, njegov videz pa je svetlo siv. Ima široko paleto uporab in se uporablja predvsem za pripravo bizmutovih izdelkov, bizmutovih zlitin in bizmutovih spojin. Kitajski viri bizmuta so na prvem mestu na svetu in na Kitajskem je več kot 70 rudnikov bizmuta, zaradi česar je Kitajska vodilna svetovna proizvajalka bizmuta. Kot varna "zelena kovina" se bizmut trenutno ne uporablja samo v farmacevtski industriji, ampak se pogosto uporablja tudi v polprevodnikih, superprevodnikih, zaviralcih gorenja, pigmentih, kozmetiki in na drugih področjih. Pričakuje se, da bo nadomestil strupene elemente, kot so svinec, antimon, kadmij in živo srebro. Poleg tega je bizmut kovina z najmočnejšim diamagnetizmom. Pod delovanjem magnetnega polja se upornost poveča in toplotna prevodnost zmanjša. Ima tudi dobre možnosti za uporabo v termoelektriki in superprevodnosti.

Tradicionalne metode pridelavebizmutov prahvključujejo metodo vodne meglice, metodo atomizacije plina in metodo krogličnega mletja; ko se metoda z vodno meglo atomizira in posuši v vodi, se bizmut zlahka oksidira zaradi velike površine bizmutovega prahu; V normalnih okoliščinah lahko stik med bizmutom in kisikom povzroči tudi veliko količino oksidacije; obe metodi povzročata številne nečistoče, nepravilno obliko bizmutovega prahu in neenakomerno porazdelitev delcev. Metoda krogličnega mletja je: umetno udarjanje bizmutovih ingotov z nerjavnim jeklom v zrna bizmuta â¤10 mm ali gašenje bizmuta z vodo. Nato delci bizmuta vstopijo v vakuumsko okolje in kroglični mlin, obložen s keramično gumo, se zmelje v prah. Čeprav je ta metoda kroglično mletje v vakuumu, z manj oksidacije in malo nečistoč, je delovno intenzivna, dolgotrajna, nizek izkoristek, visoka cena, delci pa so tako grobi kot 120 mesh. vplivajo na kakovost izdelka. Invencijski patent CN201010147094.7 zagotavlja proizvodno metodo ultrafinega bizmutovega prahu, ki se proizvaja z mokrim kemičnim postopkom, z veliko proizvodno zmogljivostjo, kratkim kontaktnim časom med celotnim proizvodnim procesom in kisikom, nizko stopnjo oksidacije, manj nečistoč in vsebnostjo kisika v bizmutov prah je 0<0,6, enakomerna porazdelitev delcev; velikost delcev -300 mesh.

Tehnična shema tega izuma je naslednja:

1) Pripravite raztopino bizmutovega klorida: pridobite osnovno raztopino bizmutovega klorida z gostoto 1,35-1,4 g/cm3, dodajte nakisano čisto vodno raztopino, ki vsebuje 4%-6% klorovodikove kisline; prostorninsko razmerje nakisane čiste vodne raztopine in osnovne raztopine bizmutovega klorida je 1:1 -2;

2) Sinteza: v pripravljeno raztopino bizmutovega klorida dodajte cinkove ingote, katerih površina je bila očiščena; začeti reakcijo izpodrivanja; opazujte končno točko reakcije, ko dosežete končno točko reakcije, odstranite neraztopljene ingote cinka in obarjajte 2-4 ure; Osnova za opazovanje in presojo opisane končne točke reakcije je: v raztopini, ki sodeluje pri reakciji, se pojavi mehurček;

3) Ločitevbizmutov prah: ekstrahirajte supernatant oborine v koraku 2) in ponovno pridobite cink z običajnimi metodami; preostali oborjeni bizmutov prah premešamo in 5-8-krat speremo z nakisano čisto vodno raztopino, ki vsebuje 4% -6% klorovodikove kisline, nato speremo s čistim. Prašek bizmuta speremo z vodo do nevtralnosti; po hitrem sušenju bizmutovega prahu s centrifugo, takoj namočite bizmutov prah z absolutnim etanolom in ga nato posušite;

4) Sušenje: Pošljite bizmutov prah, obdelan v koraku 3), v vakuumski sušilnik pri temperaturi 60±1°C za sušenje, da dobite končni bizmutov prah velikosti -300 mesh.

Glede na bizmutov prah, proizveden z zgornjim postopkom, je njegova prednost ta, da je čistost dobljenega produkta kar 99 %; velikost delcev je ultrafina, do -300 mesh, in merjena je kemična sestava bizmutovega prahu, pripravljenega s tem izumom: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si <0,02, druge nečistoče <0,18; hkrati pa zaradi postopka zamenjave cinkovega ingota kemična reakcija vključuje samo raztapljanje cinka in obarjanje bizmuta, pri čemer se izognemo veliki količini kemikalij. Slabosti plina zmanjšajo onesnaževanje okolja in škodo za človeško telo. V primerjavi s stanjem tehnike je celoten postopek tega izuma le kratek čas v stiku z zrakom pri sušenju v centrifugi, drugi postopki pa imajo reakcijsko tekočino ali absolutni etanol ali vakuum in izolacijo kisika, zato je stopnja oksidacije nizka .

aplikacija [2]

Obstoječe tehnologije lahko pripravijo nizkodimenzionalne nano-bizmutove materiale različnih oblik, bizmutove nanožice, bizmutove nanocevke itd., vendar ne obstaja sorodna tehnologija priprave za bizmutov dvodimenzionalni ultra-tanek material bizmuten. Del razloga je morda v tem, da je predhodnike bizmuta ali pogoje hidrotermalne sinteze težko nadzorovati. Številni heksagonalni materiali so sestavljeni iz dvodimenzionalnih materialov, zloženih tako, da tvorijo makroskopsko kristalno strukturo, kemične vezi v ravnini dvodimenzionalnih materialov pa so zelo močne, van der Waalsova interakcija med plastmi pa je zelo šibka, zaradi česar sta dvo- dimenzionalni materiali premagujejo plast na različne načine. Dvodimenzionalne nanoplošče se pridobijo z luščenjem ustreznih razsutih materialov zaradi šibke interakcijske sile med njimi. Na tej stopnji je tehnologija uporabe zlitin z visoko prostorninsko specifično zmogljivostjo in stabilnim kroženjem kot negativnih elektrod dosegla ozko grlo. Raziskovali so luščenje grafena in črnega fosforja v tekoči fazi. Čeprav ima fosforen visoko zmogljivost, je fosforen zelo lahko oksidirati v zraku. Boji se kisika in vode.

Invencijski patent CN201710588276 zagotavlja metodo priprave dvodimenzionalnega bizmutena in litij-ionske baterije. Bizmutov prah dodamo v topilo za odstranjevanje in ultrazvočno vibriramo vnaprej določen čas, da dobimo mešano topilo, neodstranjeni bizmutov prah v mešanem topilu pa odstranimo s centrifugiranjem, da dobimo Supernatant in dvodimenzionalni bizmuten pripravimo z tekoči fazni piling. Postopek priprave je bil preprost, pripravljeni dvodimenzionalni bizmuten pa je imel visoko volumensko specifično kapaciteto in ciklično stabilnost. Za dosego zgornjega cilja metoda priprave vključuje naslednje korake:

(1) Dodajte bizmutov prah v topilo za luščenje in ultrazvočno vibrirajte vnaprej določen čas. Med postopkom ultrazvočne vibracije se bizmutov prah delno olušči v kosmiče pod delovanjem topila za luščenje, tako da dobimo mešani bizmuten s kosmičasto obliko. topilo;

(2) centrifugiranje za odstranitev neodstranjenega bizmutovega prahu v mešanem topilu, da dobimo supernatant, ki zadrži listni bizmuten;

(3) Dobljeni supernatant je izpostavljen centrifugalnemu vakuumskemu sušenju, da dobimo dvodimenzionalni bizmuten v obliki plošč.

Na splošno imata metoda priprave dvodimenzionalnega bizmutena in litij-ionske baterije, ki jo zagotavlja pričujoči izum, v primerjavi s stanjem tehnike prek zgornjih tehničnih rešitev, zasnovanih s pričujočim izumom, predvsem naslednje koristne učinke:

1. dodajanje bizmutovega prahu v topilo za odstranjevanje in ultrazvočno vibriranje vnaprej določen čas, da dobimo mešano topilo, centrifugiranje za odstranitev neodstranjenega bizmutovega prahu v mešanem topilu, da dobimo supernatant, in priprava dvodimenzionalnega bizmutena z odstranjevanjem tekoče faze, postopek priprave je preprost, pripravljeni dvodimenzionalni bizmuten pa ima visoko volumensko specifično kapaciteto in ciklično stabilnost;

2. Litij-ionska baterija, ki kot material elektrode uporablja dvodimenzionalni bizmuten, se polni in prazni s konstantnim tokom pri gostoti toka 0,5 C (1883 mA/cm3, 190 mA/g). Po 150 ciklih še vedno ohranja približno 90 % začetne zmogljivosti. Dobre lastnosti cikla;

3. Debelina dvodimenzionalnega bizmutena je 3 nanometre do 5 nanometrov. Poskusi so dokazali, da prostorninska zmogljivost dvodimenzionalnega bizmutena nima skoraj nobenega očitnega slabljenja pri različnih gostotah toka in ima dobro hitrost.