Начин припреме и примена бизмутног праха

Бизмут у прахује прах обојених метала, а изглед му је светло сив. Има широк спектар употребе и углавном се користи за припрему производа од бизмута, легура бизмута и једињења бизмута. Кинески ресурси бизмута су на првом месту у свету, а у Кини постоји више од 70 рудника бизмута, што Кину чини водећим светским лидером у производњи бизмута. Као безбедан "зелени метал", бизмут се тренутно не користи само у фармацеутској индустрији, већ се и широко користи у полупроводницима, суперпроводницима, успоривачима пламена, пигментима, козметици и другим пољима. Очекује се да ће заменити токсичне елементе као што су олово, антимон, кадмијум и жива. Поред тога, бизмут је метал са најјачим дијамагнетизмом. Под дејством магнетног поља отпорност се повећава, а топлотна проводљивост се смањује. Такође има добре изгледе за примену у термоелектричности и суперпроводљивости.

Традиционалне методе производњебизмут у прахуукључују методу водене магле, методу атомизације гаса и методу млевења кугли; када се метода водене магле атомизира и осуши у води, бизмут се лако оксидира због велике површине бизмутовог праха; У нормалним околностима, контакт између бизмута и кисеоника такође лако изазива велику количину оксидације; обе методе узрокују много нечистоћа, неправилан облик бизмутног праха и неравномерну расподелу честица. Метода млевења куглицом је: вештачки ударити инготе бизмута са нерђајућим челиком до зрна бизмута од а¤10мм, или угасити бизмут водом. Затим честице бизмута улазе у вакуумско окружење, а куглични млин обложен керамичком гумом се уситњава. Иако је ова метода млевена у вакууму, са мање оксидације и мало нечистоћа, она је радно интензивна, дуготрајна, има мали принос, високу цену, а честице су крупне до 120 месх. утичу на квалитет производа. Патент проналаска ЦН201010147094.7 обезбеђује метод производње ултрафиног бизмутног праха, који се производи влажним хемијским процесом, са великим производним капацитетом, кратким временом контакта између целог производног процеса и кисеоника, ниском стопом оксидације, мање нечистоћа и садржајем кисеоника. бизмут у праху је 0<0,6, равномерна расподела честица; величина честица -300 месх.

Техничка шема овог проналаска је следећа:

1) Припремити раствор бизмут хлорида: добити основни раствор бизмут хлорида густине 1,35-1,4 г/цм3, додати закисељени чисти водени раствор који садржи 4%-6% хлороводоничне киселине; запремински однос закисељеног чистог воденог раствора и основног раствора бизмут хлорида је 1:1 -2;

2) Синтеза: у припремљен раствор бизмут хлорида додати инготе цинка чија је површина очишћена; започети реакцију померања; посматрати крајњу тачку реакције, када дође до крајње тачке реакције, извадити нерастворене инготе цинка и таложити 2-4 сата; Основа за посматрање и просуђивање описане крајње тачке реакције је: у раствору који учествује у реакцији мора да се појави мехур;

3) Одвајање одбизмут у праху: екстраховати супернатант преципитата у кораку 2) и повратити цинк конвенционалним методама; преостали исталожени прах бизмута се меша и испере 5-8 пута са закисељеним чистим воденим раствором који садржи 4%-6% хлороводоничне киселине, а затим испере чистом. Прашак бизмута испрати водом до неутралности; након брзог сушења бизмутовог праха центрифугом, одмах натопите бизмут у праху апсолутним етанолом, а затим га осушите;

4) Сушење: Прашак бизмута третиран у кораку 3) послати у вакуум сушач на температури од 60±1°Ц ради сушења да би се добио готов прах бизмута од -300 месх.

Према праху бизмута који се добија наведеним поступком, његова предност је у томе што је чистоћа добијеног производа чак 99%; величина честица је ултрафина, до -300 месх, а измерен је хемијски састав праха бизмута припремљеног према овом проналаску: Би>99, Фе< 0,1, О<0,5, БиО<0,1, Цр<0,01, Цу< 0,01, Си<0,02, остале нечистоће<0,18; у исто време, због процеса замене ингота цинка, хемијска реакција укључује само растварање цинка и таложење бизмута, избегавајући велику количину хемикалија. Недостаци гаса, смањују загађење животне средине и штету људском телу. У поређењу са претходним стањем технике, цео процес овог проналаска је у контакту са ваздухом само кратко време у сушењу у центрифуги, а други процеси имају реакциону течност или апсолутни етанол, или вакуум и изолацију кисеоника, тако да је брзина оксидације ниска. .

апликација [2]

Постојеће технологије могу припремити нискодимензионалне нано-бизмутне материјале различитих облика, бизмут наножице, бизмут наноцеви, итд., али не постоји сродна технологија припреме за бизмут дводимензионални ултратанки материјал бизмутен. Део разлога може бити тај што је тешко контролисати прекурсоре бизмута или услове хидротермалне синтезе. Многи хексагонални материјали су састављени од дводимензионалних материјала наслаганих тако да формирају макроскопску кристалну структуру, а хемијске везе у равни дводимензионалних материјала су веома јаке, а ван дер Валсова интеракција између слојева је веома слаба, што чини два- димензионални материјали савладавају слој различитим методама. Дводимензионални нано листови се добијају пилингом од одговарајућих масивних материјала због слабе силе интеракције између њих. У овој фази, технологија коришћења легура великог запреминског специфичног капацитета и стабилне циркулације као негативних електрода је достигла уско грло. Проучавана је течна фаза ексфолијације графена и црног фосфора. Иако фосфорен има велики капацитет, фосфорен се веома лако оксидује у ваздуху. Плаши се кисеоника и воде.

Патент проналаска ЦН201710588276 обезбеђује метод припреме дводимензионалног бизмутена и литијум-јонске батерије. Прашак бизмута се додаје у растварач за скидање и ултразвучно вибрира током унапред одређеног времена да би се добио мешани растварач, а неочишћени прах бизмута у мешаном растварачу је уклоњен центрифугирањем да би се добио супернатант, а дводимензионални бизмутен је припремљен помоћу пилинг течне фазе. Процес припреме је био једноставан, а припремљени дводимензионални бизмутен је имао висок запремински специфични капацитет и стабилност циклуса. Да би се постигао горе наведени циљ, метода припреме се састоји од следећих корака:

(1) Додајте бизмут у праху у растварач за пилинг и ултразвучно вибрирајте унапред одређено време. Током процеса ултразвучне вибрације, бизмут прах се делимично љушти у љуспице под дејством растварача за љуштење, тако да се добије мешани бизмутен са љускастим обликом. растварач;

(2) центрифугирање да би се уклонио неочишћени бизмут у праху у мешаном растварачу да би се добио супернатант, који задржава бизмутен у облику листа;

(3) Добијени супернатант се подвргава центрифугалном вакуумском сушењу да би се добио дводимензионални бизмутен у облику листа.

Уопштено говорећи, у поређењу са претходним стањем технике кроз горенаведена техничка решења осмишљена овим проналаском, метода припреме дводимензионалног бизмутена и литијум-јонске батерије обезбеђене овим проналаском углавном имају следеће корисне ефекте:

1. додавање бизмутног праха у растварач за уклањање и ултразвучно вибрирање у току унапред одређеног времена да би се добио мешани растварач, центрифугирање да би се уклонио неочишћени прах бизмута у мешаном растварачу да би се добио супернатант, и припрема дводимензионалног бизмутена уклањањем течне фазе, процес припреме је једноставан, а припремљени дводимензионални бизмутен има висок запремински специфични капацитет и стабилност циклуса;

2. Литијум-јонска батерија која користи дводимензионални бизмутен као материјал електроде се пуни и празни при константној струји при густини струје од 0,5Ц (1883мА/цм3, 190мА/г). Након 150 циклуса, и даље одржава око 90% свог почетног капацитета. Добре карактеристике циклуса;

3. Дебљина дводимензионалног бизмутена је 3 нанометра до 5 нанометара. Експерименти су доказали да запремински капацитет дводимензионалног бизмутена скоро да нема очигледног слабљења под различитим густинама струје и да има добре перформансе брзине.