Kaedah penyediaan dan penggunaan serbuk bismut

Serbuk bismutialah serbuk logam bukan ferus, dan rupanya kelabu muda. Ia mempunyai pelbagai kegunaan dan digunakan terutamanya untuk menyediakan produk bismut, aloi bismut dan sebatian bismut. Sumber bismut China menduduki tempat pertama di dunia, dan terdapat lebih daripada 70 lombong bismut di China, menjadikan China peneraju bismut terkemuka di dunia. Sebagai "logam hijau" yang selamat, bismut bukan sahaja digunakan dalam industri farmaseutikal, tetapi juga digunakan secara meluas dalam semikonduktor, superkonduktor, kalis api, pigmen, kosmetik dan bidang lain. Ia dijangka menggantikan unsur toksik seperti plumbum, antimoni, kadmium dan merkuri. Di samping itu, bismut adalah logam dengan diamagnetisme yang paling kuat. Di bawah tindakan medan magnet, kerintangan meningkat dan kekonduksian terma berkurangan. Ia juga mempunyai prospek aplikasi yang baik dalam termoelektrik dan superkonduktiviti.

Kaedah pengeluaran tradisionalserbuk bismuttermasuk kaedah kabus air, kaedah pengabusan gas dan kaedah pengilangan bebola; apabila kaedah kabus air diatomkan dan dikeringkan dalam air, bismut mudah teroksida kerana luas permukaan serbuk bismut yang besar; Dalam keadaan biasa, sentuhan antara bismut dan oksigen juga mudah menyebabkan sejumlah besar pengoksidaan; kedua-dua kaedah menyebabkan banyak kekotoran, bentuk serbuk bismut yang tidak teratur, dan pengedaran zarah yang tidak sekata. Kaedah pengilangan bebola ialah: tukul secara buatan jongkong bismut dengan keluli tahan karat kepada butiran bismut â¤10mm, atau padamkan bismut dengan air. Kemudian zarah bismut memasuki persekitaran vakum, dan kilang bola yang dilapisi dengan getah seramik dilumatkan. Walaupun kaedah ini dikisar bola dalam vakum, dengan kurang pengoksidaan dan kekotoran yang rendah, ia adalah intensif buruh, memakan masa, hasil yang rendah, kos yang tinggi, dan zarahnya adalah kasar seperti 120 mesh. menjejaskan kualiti produk. Paten ciptaan CN201010147094.7 menyediakan kaedah pengeluaran serbuk bismut ultrafine, yang dihasilkan melalui proses kimia basah, dengan kapasiti pengeluaran yang besar, masa sentuhan yang singkat antara keseluruhan proses pengeluaran dan oksigen, kadar pengoksidaan yang rendah, kurang kekotoran, dan kandungan oksigen serbuk bismut ialah 0< 0.6, pengedaran zarah seragam; saiz zarah -300 mesh.

Skim teknikal ciptaan ini adalah seperti berikut:

1) Sediakan larutan bismut klorida: dapatkan larutan stok bismut klorida dengan ketumpatan 1.35-1.4g/cm3, tambah larutan akueus tulen berasid yang mengandungi 4%-6% asid hidroklorik; nisbah isipadu larutan akueus tulen berasid dan larutan stok bismut klorida ialah 1:1 -2;

2) Sintesis: tambah jongkong zink yang permukaannya telah dibersihkan ke dalam larutan bismut klorida yang disediakan; mulakan tindak balas anjakan; perhatikan titik akhir tindak balas, apabila sampai ke titik akhir tindak balas, keluarkan jongkong zink yang tidak larut dan mendakan selama 2-4 jam; Asas pemerhatian dan penghakiman bagi titik akhir tindak balas yang diterangkan ialah: terdapat gelembung untuk muncul dalam larutan yang mengambil bahagian dalam tindak balas;

3) Pemisahan daripadaserbuk bismut: mengekstrak supernatan mendakan dalam langkah 2) dan menuntut semula zink dengan kaedah konvensional; baki serbuk bismut termendak dikacau dan dibasuh 5-8 kali dengan larutan akueus tulen berasid yang mengandungi 4%-6% asid hidroklorik, dan kemudian dibasuh dengan tulen Bilas serbuk bismut dengan air hingga neutral; selepas mengeringkan serbuk bismut dengan cepat dengan sentrifuge, segera rendam serbuk bismut dengan etanol mutlak, dan kemudian keringkannya;

4) Pengeringan: Hantar serbuk bismut yang dirawat dalam langkah 3) ke pengering vakum pada suhu 60±1°C untuk pengeringan untuk mendapatkan serbuk bismut siap -300 mesh.

Menurut serbuk bismut yang dihasilkan oleh proses di atas, kelebihannya ialah ketulenan produk yang diperolehi adalah setinggi 99%; saiz zarah adalah ultrahalus, sehingga -300 mesh, dan komposisi kimia serbuk bismut yang disediakan oleh ciptaan ini diukur: Bi>99, Fe<0.1, O<0.5, BiO<0.1, Cr<0.01, Cu< 0.01, Si<0.02, kekotoran lain<0.18; pada masa yang sama, disebabkan proses penggantian jongkong zink, tindak balas kimia hanya melibatkan pembubaran zink dan pemendakan bismut, mengelakkan sejumlah besar bahan kimia Kelemahan gas, mengurangkan pencemaran alam sekitar dan kemudaratan kepada tubuh manusia. Berbanding dengan seni terdahulu, keseluruhan proses ciptaan ini hanya bersentuhan dengan udara untuk masa yang singkat dalam pengeringan emparan, dan proses lain mempunyai cecair tindak balas atau etanol mutlak, atau pengasingan vakum dan oksigen, jadi kadar pengoksidaan adalah rendah. .

permohonan [2]

Teknologi sedia ada boleh menyediakan bahan nano-bismut berdimensi rendah dengan bentuk yang berbeza, wayar nano bismut, tiub nano bismut, dsb., tetapi tiada teknologi penyediaan yang berkaitan untuk bismut bahan ultra-nipis dua dimensi bismut. Sebahagian daripada sebabnya mungkin bahawa prekursor bismut atau keadaan sintesis Hidroterma sukar dikawal. Banyak bahan heksagon terdiri daripada bahan dua dimensi yang disusun untuk membentuk struktur kristal makroskopik, dan ikatan kimia dalam satah bahan dua dimensi sangat kuat, dan interaksi van der Waals antara lapisan sangat lemah, yang menjadikan dua- bahan dimensi mengatasi lapisan dengan pelbagai kaedah. Lembaran nano dua dimensi diperoleh dengan mengelupas daripada bahan pukal yang sepadan kerana daya interaksi yang lemah di antara mereka. Pada peringkat ini, teknologi menggunakan aloi dengan kapasiti spesifik volum tinggi dan peredaran yang stabil sebagai elektrod negatif telah mencapai kesesakan. Pengelupasan fasa cecair graphene dan fosforus hitam telah dikaji. Walaupun phosphorene mempunyai kapasiti yang tinggi, phosphorene sangat mudah untuk teroksida di udara. Takut oksigen dan air.

Paten ciptaan CN201710588276 menyediakan kaedah penyediaan bismutena dua dimensi dan bateri litium-ion. Serbuk bismut ditambah kepada pelarut pelucutan dan digetar secara ultrasonik untuk masa yang telah ditetapkan untuk mendapatkan pelarut bercampur, dan serbuk bismut yang tidak dilucutkan dalam pelarut campuran dikeluarkan dengan sentrifugasi untuk mendapatkan Supernatan diperoleh, dan bismut dua dimensi disediakan oleh pengelupasan fasa cecair. Proses penyediaan adalah mudah, dan bismutena dua dimensi yang disediakan mempunyai kapasiti spesifik volum tinggi dan kestabilan kitaran. Untuk mencapai objek di atas, kaedah penyediaan terdiri daripada langkah-langkah berikut:

(1) Masukkan serbuk bismut ke dalam pelarut yang mengelupas dan bergetar secara ultrasonik untuk masa yang telah ditetapkan. Semasa proses getaran ultrasonik, serbuk bismut sebahagiannya dikupas menjadi kepingan di bawah tindakan pelarut mengelupas, untuk mendapatkan bismut bercampur dengan bentuk mengelupas. pelarut;

(2) sentrifugasi untuk mengeluarkan serbuk bismut yang tidak dilucutkan dalam pelarut campuran untuk mendapatkan supernatan, yang mengekalkan bismutena seperti lembaran;

(3) Supernatan yang diperolehi tertakluk kepada pengeringan vakum emparan untuk mendapatkan bismutena dua dimensi seperti lembaran.

Secara amnya, berbanding dengan seni terdahulu melalui penyelesaian teknikal di atas yang diilhamkan oleh ciptaan ini, kaedah penyediaan bismutena dua dimensi dan bateri ion litium yang disediakan oleh ciptaan ini terutamanya mempunyai kesan berfaedah berikut:

1. menambahkan serbuk bismut ke dalam pelarut pelucutan dan bergetar secara ultrasonik untuk masa yang telah ditetapkan untuk mendapatkan pelarut bercampur, mengempar untuk mengeluarkan serbuk bismut yang tidak dilucutkan dalam pelarut campuran untuk mendapatkan supernatan, dan menyediakan bismutena dua dimensi dengan pelucutan fasa cecair, The proses penyediaan adalah mudah, dan bismutena dua dimensi yang disediakan mempunyai kapasiti khusus volum tinggi dan kestabilan kitaran;

2. Bateri litium-ion yang menggunakan bismutena dua dimensi sebagai bahan elektrod dicas dan dinyahcas pada arus malar pada ketumpatan arus 0.5C (1883mA/cm3, 190mA/g). Selepas 150 kitaran, ia masih mengekalkan kira-kira 90% daripada kapasiti awalnya. Ciri kitaran yang baik;

3. Ketebalan bismutena dua dimensi ialah 3 nanometer hingga 5 nanometer. Eksperimen telah membuktikan bahawa kapasiti isipadu bismutena dua dimensi hampir tidak mempunyai pengecilan yang jelas di bawah ketumpatan arus yang berbeza, dan mempunyai prestasi kadar yang baik.