Висмут порошокпредставляет собой порошок цветных металлов светло-серого цвета. Он имеет широкий спектр применения и в основном используется для получения продуктов из висмута, сплавов висмута и соединений висмута. По ресурсам висмута Китай занимает первое место в мире, и в Китае имеется более 70 висмутовых рудников, что делает Китай мировым лидером по добыче висмута. В качестве безопасного «зеленого металла» висмут в настоящее время используется не только в фармацевтической промышленности, но также широко используется в полупроводниках, сверхпроводниках, антипиренах, пигментах, косметике и других областях. Ожидается, что он заменит такие токсичные элементы, как свинец, сурьма, кадмий и ртуть. Кроме того, висмут — металл с сильнейшим диамагнетизмом. Под действием магнитного поля удельное сопротивление увеличивается, а теплопроводность уменьшается. Он также имеет хорошие перспективы применения в термоэлектричестве и сверхпроводимости.
Традиционные методы производства
порошок висмутавключают метод водяного тумана, метод распыления газа и метод шаровой мельницы; при распылении и сушке в воде методом водяного тумана висмут легко окисляется из-за большой площади поверхности порошка висмута; При нормальных обстоятельствах контакт между висмутом и кислородом также легко вызывает сильное окисление; оба метода вызывают много примесей, неправильную форму порошка висмута и неравномерное распределение частиц. Метод шаровой мельницы: искусственно забить слитки висмута нержавеющей сталью до зерен висмута размером ≥ 10 мм или закалить висмут водой. Затем частицы висмута попадают в вакуумную среду, и шаровая мельница, футерованная керамическим каучуком, измельчается. Хотя этот метод представляет собой измельчение в шаровой мельнице в вакууме, с меньшим окислением и низким содержанием примесей, он трудоемок, отнимает много времени, имеет низкую производительность, высокую стоимость, а размер частиц достигает 120 меш. влияют на качество продукции. Патент на изобретение CN201010147094.7 обеспечивает способ производства ультратонкого порошка висмута, который производится мокрым химическим способом, с большой производственной мощностью, коротким временем контакта между всем производственным процессом и кислородом, низкой скоростью окисления, меньшим количеством примесей и содержанием кислорода. порошок висмута 0 < 0,6, равномерное распределение частиц; размер частиц -300 меш.
Техническая схема настоящего изобретения выглядит следующим образом:
1) Приготовить раствор хлорида висмута: получить исходный раствор хлорида висмута плотностью 1,35-1,4 г/см3, добавить подкисленный чистый водный раствор, содержащий 4%-6% соляной кислоты; объемное соотношение подкисленного чистого водного раствора и исходного раствора хлорида висмута составляет 1:1-2;
2) Синтез: в приготовленный раствор хлорида висмута добавить слитки цинка, поверхность которых очищена; запустить реакцию вытеснения; наблюдают за концом реакции, при достижении конечной точки реакции вынимают нерастворившиеся слитки цинка и осаждают в течение 2-4 часов; Основой наблюдения и суждения о конечной точке описанной реакции является следующее: в растворе, участвующем в реакции, появляется пузырек;
3) Разделение
порошок висмута: экстрагировать супернатант осадка на этапе 2) и восстановить цинк обычными методами; оставшийся осажденный порошок висмута перемешивают и промывают 5-8 раз подкисленным чистым водным раствором, содержащим 4%-6% соляной кислоты, а затем промывают чистой водой до нейтральности; после быстрой сушки порошка висмута с помощью центрифуги немедленно пропитайте порошок висмута абсолютным этанолом, а затем высушите его;
4) Сушка: Порошок висмута, обработанный на этапе 3), направляют в вакуумную сушилку при температуре 60±1°C для сушки с получением готового порошка висмута размером -300 меш.
Порошок висмута, полученный вышеуказанным способом, имеет преимущество в том, что чистота полученного продукта достигает 99%; размер частиц сверхмелкий, до -300 меш, и измерен химический состав порошка висмута, полученного по настоящему изобретению: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, другие примеси<0,18; в то же время, благодаря процессу замены цинкового слитка, химическая реакция включает только растворение цинка и осаждение висмута, что позволяет избежать большого количества химических веществ. Недостатки газа уменьшают загрязнение окружающей среды и вред для человеческого организма. По сравнению с предшествующим уровнем техники весь процесс настоящего изобретения находится в контакте с воздухом только в течение короткого времени при центрифужной сушке, а в других процессах используется реакционная жидкость или абсолютный этанол, или вакуум и изоляция кислорода, поэтому скорость окисления низкая. .
приложение [2]
Существующие технологии позволяют получать низкоразмерные нановисмутовые материалы различной формы, висмутовые нанопроволоки, висмутовые нанотрубки и т. д., но нет соответствующей технологии подготовки висмутового двумерного ультратонкого материала висмутена. Частично причина может заключаться в том, что предшественники висмута или условия гидротермального синтеза трудно контролировать. Многие гексагональные материалы состоят из двумерных материалов, уложенных друг на друга с образованием макроскопической кристаллической структуры, а химические связи в плоскости двумерных материалов очень сильны, а ван-дер-ваальсово взаимодействие между слоями очень слабое, что делает двумерные материалы очень слабыми. габаритные материалы преодолевают слой различными методами. Двумерные нанолисты получают путем отслаивания от соответствующих объемных материалов из-за слабой силы взаимодействия между ними. На данном этапе технология использования сплавов с высокой объемной удельной емкостью и стабильной циркуляцией в качестве отрицательных электродов достигла узкого места. Исследовано жидкофазное расслоение графена и черного фосфора. Хотя фосфорен обладает высокой емкостью, фосфорен очень легко окисляется на воздухе. Боится кислорода и воды.
Патент на изобретение CN201710588276 предлагает способ получения двумерного висмутена и литий-ионную батарею. Порошок висмута добавляют в растворитель для отпарки и подвергают ультразвуковой вибрации в течение заданного времени для получения смешанного растворителя, а неотпаренный порошок висмута в смешанном растворителе удаляют центрифугированием с получением надосадочной жидкости, а двумерный висмутен получают путем жидкофазный пилинг. Процесс получения был прост, а полученный двумерный висмутен имел высокую объемную удельную емкость и циклическую стабильность. Для достижения вышеуказанной цели способ приготовления включает следующие этапы:
(1) Добавьте порошок висмута в растворитель для пилинга и подвергайте ультразвуковой вибрации в течение заданного времени. Во время процесса ультразвуковой вибрации порошок висмута частично расщепляется на хлопья под действием отслаивающего растворителя, чтобы получить смешанный висмутен с хлопьевидной формой. растворитель;
(2) центрифугирование для удаления неразделенного порошка висмута в смешанном растворителе с получением надосадочной жидкости, которая удерживает листовидный висмутен;
(3) Полученный супернатант подвергают центробежно-вакуумной сушке с получением листовидного двумерного висмутена.
Вообще говоря, по сравнению с предшествующим уровнем техники посредством вышеуказанных технических решений, предусмотренных настоящим изобретением, способ получения двумерного висмутена и литий-ионный аккумулятор, предусмотренные настоящим изобретением, в основном имеют следующие полезные эффекты:
1. добавление порошка висмута в растворитель для отпарки и ультразвуковая вибрация в течение заданного времени для получения смешанного растворителя, центрифугирование для удаления неотпаренного порошка висмута в смешанном растворителе для получения надосадочной жидкости и получение двумерного висмутена путем отгонки жидкой фазы. процесс приготовления прост, а полученный двумерный висмутен имеет высокую объемную удельную емкость и циклическую стабильность;
2. Литий-ионный аккумулятор, использующий двумерный висмутен в качестве электродного материала, заряжается и разряжается постоянным током с плотностью тока 0,5С (1883 мА/см3, 190 мА/г). После 150 циклов он все еще сохраняет около 90% своей первоначальной емкости. Хорошие характеристики цикла;
3. Толщина двумерного висмутена составляет от 3 до 5 нанометров. Эксперименты показали, что объемная емкость двумерного висмутена почти не имеет явного затухания при различных плотностях тока и имеет хорошие характеристики скорости.
