polvo de bismutoes un polvo de metales no ferrosos, y su apariencia es de color gris claro. Tiene una amplia gama de usos y se utiliza principalmente para preparar productos de bismuto, aleaciones de bismuto y compuestos de bismuto. Los recursos de bismuto de China ocupan el primer lugar en el mundo, y hay más de 70 minas de bismuto en China, lo que convierte a China en el líder mundial de bismuto. Como un "metal verde" seguro, el bismuto actualmente no solo se usa en la industria farmacéutica, sino que también se usa ampliamente en semiconductores, superconductores, retardantes de llama, pigmentos, cosméticos y otros campos. Se espera que reemplace elementos tóxicos como el plomo, el antimonio, el cadmio y el mercurio. Además, el bismuto es un metal con el diamagnetismo más fuerte. Bajo la acción de un campo magnético, la resistividad aumenta y la conductividad térmica disminuye. También tiene buenas perspectivas de aplicación en termoelectricidad y superconductividad.
Los métodos tradicionales de producción de
polvo de bismutoincluyen el método de niebla de agua, el método de atomización de gas y el método de molienda de bolas; cuando el método de agua nebulizada se atomiza y se seca en agua, el bismuto se oxida fácilmente debido a la gran superficie del polvo de bismuto; En circunstancias normales, el contacto entre el bismuto y el oxígeno también es fácil de causar una gran cantidad de oxidación; ambos métodos causan muchas impurezas, una forma irregular del polvo de bismuto y una distribución desigual de las partículas. El método de molienda de bolas es: martillar artificialmente los lingotes de bismuto con acero inoxidable hasta obtener granos de bismuto de ¤10 mm, o enfriar el bismuto con agua. Luego, las partículas de bismuto entran en un entorno de vacío y se pulveriza el molino de bolas revestido con caucho cerámico. Aunque este método se muele con bolas al vacío, con menos oxidación y pocas impurezas, requiere mucha mano de obra, consume mucho tiempo, es de bajo rendimiento, alto costo y las partículas son tan gruesas como malla 120. afectar la calidad del producto. La patente de invención CN201010147094.7 proporciona un método de producción de polvo de bismuto ultrafino, que se produce mediante un proceso químico húmedo, con gran capacidad de producción, corto tiempo de contacto entre todo el proceso de producción y el oxígeno, baja tasa de oxidación, menos impurezas y el contenido de oxígeno de el polvo de bismuto es 0< 0.6, distribución uniforme de partículas; tamaño de partícula -300 mesh.
El esquema técnico de la presente invención es el siguiente:
1) Prepare la solución de cloruro de bismuto: obtenga la solución madre de cloruro de bismuto con una densidad de 1,35-1,4 g/cm3, agregue una solución acuosa pura acidificada que contenga 4%-6% de ácido clorhídrico; la relación de volumen de solución acuosa pura acidificada y solución madre de cloruro de bismuto es 1:1 -2;
2) Síntesis: añadir lingotes de zinc cuya superficie haya sido limpiada a la solución de cloruro de bismuto preparada; iniciar la reacción de desplazamiento; observar el punto final de la reacción, al llegar al punto final de la reacción, sacar los lingotes de zinc no disueltos y precipitar durante 2-4 horas; La base de observación y evaluación del punto final de la reacción descrita es: emerge una burbuja en la solución que participa en la reacción;
3) Separación de
polvo de bismuto: extraer el sobrenadante del precipitado en el paso 2) y recuperar el zinc por métodos convencionales; el polvo de bismuto precipitado restante se agita y se lava 5-8 veces con una solución acuosa pura acidificada que contiene 4%-6% de ácido clorhídrico, y luego se lava con agua pura. Enjuague el polvo de bismuto con agua hasta neutralidad; después de secar el polvo de bismuto rápidamente con una centrífuga, remoje inmediatamente el polvo de bismuto con etanol absoluto y luego séquelo;
4) Secado: Envíe el polvo de bismuto tratado en el paso 3) a un secador de vacío a una temperatura de 60±1°C para secarlo y obtener un polvo de bismuto terminado de malla -300.
De acuerdo con el polvo de bismuto producido por el proceso anterior, su ventaja es que la pureza del producto obtenido es tan alta como 99%; el tamaño de partícula es ultrafino, hasta malla -300, y se mide la composición química del polvo de bismuto preparado por la presente invención: Bi>99, Fe< 0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, otras impurezas<0,18; al mismo tiempo, debido al proceso de reemplazo de lingotes de zinc, la reacción química solo involucra la disolución de zinc y la precipitación de bismuto, evitando una gran cantidad de químicos. Las desventajas del gas, reducen la contaminación del medio ambiente y el daño al cuerpo humano. En comparación con el estado de la técnica, todo el proceso de la presente invención solo está en contacto con el aire durante un breve período de tiempo en el secado por centrifugación, y otros procesos tienen etanol líquido o absoluto de reacción, o vacío y aislamiento de oxígeno, por lo que la tasa de oxidación es baja. .
aplicación [2]
Las tecnologías existentes pueden preparar materiales de nanobismuto de baja dimensión con diferentes formas, nanocables de bismuto, nanotubos de bismuto, etc., pero no existe una tecnología de preparación relacionada para el bismuto material bidimensional ultrafino de bismuto. Parte de la razón puede ser que los precursores de bismuto o las condiciones de síntesis hidrotermal son difíciles de controlar. Muchos materiales hexagonales están compuestos de materiales bidimensionales apilados para formar una estructura cristalina macroscópica, y los enlaces químicos en el plano de los materiales bidimensionales son muy fuertes, y la interacción de van der Waals entre capas es muy débil, lo que hace que dos Los materiales dimensionales superan la capa por varios métodos. Las nanoláminas bidimensionales se obtienen exfoliando sus correspondientes materiales a granel debido a la débil fuerza de interacción entre ellos. En esta etapa, la tecnología de usar aleaciones con alta capacidad específica de volumen y circulación estable como electrodos negativos ha llegado al cuello de botella. Se ha estudiado la exfoliación en fase líquida de grafeno y fósforo negro. Aunque el fosforeno tiene una alta capacidad, el fosforeno es muy fácil de oxidar en el aire. Miedo al oxígeno y al agua.
La patente de invención CN201710588276 proporciona un método de preparación de bismuteno bidimensional y una batería de iones de litio. El polvo de bismuto se agrega al solvente de extracción y se hace vibrar ultrasónicamente durante un tiempo predeterminado para obtener un solvente mixto, y el polvo de bismuto sin separar en el solvente mixto se elimina por centrifugación para obtener el sobrenadante. Se obtuvo el sobrenadante y se preparó el bismuto bidimensional mediante Exfoliación en fase líquida. El proceso de preparación fue simple y el bismuteno bidimensional preparado tenía una alta capacidad específica de volumen y estabilidad de ciclo. Para lograr el objeto anterior, el método de preparación comprende los siguientes pasos:
(1) Agregue polvo de bismuto al solvente de pelado y vibre ultrasónicamente durante un tiempo predeterminado. Durante el proceso de vibración ultrasónica, el polvo de bismuto se pela parcialmente en escamas bajo la acción del solvente de pelado, para obtener un bismuto mixto con forma escamosa. solvente;
(2) centrifugar para eliminar el polvo de bismuto sin separar en el disolvente mixto para obtener un sobrenadante que retiene el bismuto en forma de lámina;
(3) El sobrenadante obtenido se somete a secado centrífugo al vacío para obtener bismuteno bidimensional en forma de lámina.
En términos generales, en comparación con el estado de la técnica a través de las soluciones técnicas anteriores concebidas por la presente invención, el método de preparación de bismuteno bidimensional y la batería de iones de litio proporcionada por la presente invención tienen principalmente los siguientes efectos beneficiosos:
1. agregar polvo de bismuto en el solvente de separación y hacer vibrar ultrasónicamente durante un tiempo predeterminado para obtener un solvente mixto, centrifugar para eliminar el polvo de bismuto sin separar en el solvente mixto para obtener un sobrenadante y preparar bismuteno bidimensional por separación en fase líquida. el proceso de preparación es simple, y el bismuteno bidimensional preparado tiene una alta capacidad específica de volumen y estabilidad del ciclo;
2. Una batería de iones de litio que utiliza bismuteno bidimensional como material de electrodo se carga y descarga a una corriente constante con una densidad de corriente de 0,5 C (1883 mA/cm3, 190 mA/g). Después de 150 ciclos, todavía mantiene alrededor del 90 % de su capacidad inicial. Buenas características de ciclo;
3. El espesor del bismuteno bidimensional es de 3 nanómetros a 5 nanómetros. Los experimentos han demostrado que la capacidad de volumen del bismuteno bidimensional casi no tiene atenuación obvia bajo diferentes densidades de corriente y tiene un buen rendimiento de velocidad.
