Wismutpulverist ein Pulver aus Nichteisenmetallen und hat ein hellgraues Aussehen. Es hat ein breites Anwendungsspektrum und wird hauptsächlich zur Herstellung von Bismutprodukten, Bismutlegierungen und Bismutverbindungen verwendet. Chinas Wismut-Ressourcen stehen weltweit an erster Stelle, und es gibt mehr als 70 Wismut-Minen in China, was China zum weltweit führenden Wismut-Marktführer macht. Als sicheres „grünes Metall“ wird Wismut derzeit nicht nur in der Pharmaindustrie, sondern auch in großem Umfang in Halbleitern, Supraleitern, Flammschutzmitteln, Pigmenten, Kosmetika und anderen Bereichen eingesetzt. Es soll giftige Elemente wie Blei, Antimon, Cadmium und Quecksilber ersetzen. Darüber hinaus ist Wismut ein Metall mit dem stärksten Diamagnetismus. Unter Einwirkung eines Magnetfeldes erhöht sich der spezifische Widerstand und die Wärmeleitfähigkeit verringert sich. Es hat auch gute Anwendungsaussichten in der Thermoelektrizität und Supraleitung.
Die traditionellen Produktionsmethoden von
WismutpulverDazu gehören die Wassernebelmethode, die Gaszerstäubungsmethode und die Kugelmahlmethode. Wenn das Wassernebelverfahren in Wasser zerstäubt und getrocknet wird, wird Wismut aufgrund der großen Oberfläche des Wismutpulvers leicht oxidiert. Unter normalen Umständen kann der Kontakt zwischen Wismut und Sauerstoff auch leicht zu einer starken Oxidation führen; Beide Methoden verursachen viele Verunreinigungen, eine unregelmäßige Form des Wismutpulvers und eine ungleichmäßige Partikelverteilung. Die Kugelmahlmethode besteht darin, Wismutbarren künstlich mit rostfreiem Stahl zu Wismutkörnern von â¤10 mm zu hämmern oder Wismut mit Wasser abzuschrecken. Anschließend gelangen die Wismutpartikel in eine Vakuumumgebung und werden in der mit Keramikkautschuk ausgekleideten Kugelmühle pulverisiert. Obwohl diese Methode im Vakuum mit einer Kugelmühle gemahlen wird und weniger Oxidation und Verunreinigungen aufweist, ist sie arbeitsintensiv, zeitaufwändig, hat eine geringe Ausbeute, hohe Kosten und die Partikel haben eine Größe von bis zu 120 Mesh. die Produktqualität beeinflussen. Das Erfindungspatent CN201010147094.7 bietet eine Produktionsmethode für ultrafeines Wismutpulver, das durch ein nasschemisches Verfahren hergestellt wird, mit großer Produktionskapazität, kurzer Kontaktzeit zwischen dem gesamten Produktionsprozess und Sauerstoff, niedriger Oxidationsrate, weniger Verunreinigungen und dem Sauerstoffgehalt von Wismutpulver ist 0< 0,6, gleichmäßige Partikelverteilung; Partikelgröße -300 Mesh.
Das technische Schema der vorliegenden Erfindung ist wie folgt:
1) Bereiten Sie die Bismutchloridlösung vor: Nehmen Sie die Stammlösung des Bismutchlorids mit einer Dichte von 1,35–1,4 g/cm3 und geben Sie eine angesäuerte reine wässrige Lösung mit 4–6 % Salzsäure hinzu. das Volumenverhältnis der angesäuerten reinen wässrigen Lösung und der Bismutchlorid-Stammlösung beträgt 1:1–2;
2) Synthese: Zinkbarren, deren Oberfläche gereinigt wurde, zur vorbereiteten Wismutchloridlösung hinzufügen; die Verdrängungsreaktion starten; Beobachten Sie den Endpunkt der Reaktion. Wenn Sie den Endpunkt der Reaktion erreichen, nehmen Sie die ungelösten Zinkbarren heraus und fällen Sie sie 2 bis 4 Stunden lang aus. Die Beobachtungs- und Beurteilungsgrundlage für den beschriebenen Reaktionsendpunkt ist: In der Lösung, die an der Reaktion beteiligt ist, entsteht eine Blase.
3) Trennung von
Wismutpulver: Extrahieren Sie den Überstand des Niederschlags in Schritt 2) und gewinnen Sie Zink mit herkömmlichen Methoden zurück. das verbleibende ausgefällte Wismutpulver wird gerührt und 5–8 Mal mit einer angesäuerten reinen wässrigen Lösung, die 4–6 % Salzsäure enthält, gewaschen und dann mit reinem Wasser gewaschen. Spülen Sie das Wismutpulver mit Wasser bis zur Neutralität; Nachdem Sie das Wismutpulver schnell mit einer Zentrifuge getrocknet haben, tränken Sie das Wismutpulver sofort mit absolutem Ethanol und trocknen Sie es dann.
4) Trocknen: Schicken Sie das in Schritt 3) behandelte Bismutpulver zum Trocknen in einen Vakuumtrockner bei einer Temperatur von 60 ± 1 °C, um ein fertiges Bismutpulver von -300 Mesh zu erhalten.
Das nach dem obigen Verfahren hergestellte Wismutpulver hat den Vorteil, dass die Reinheit des erhaltenen Produkts bis zu 99 % beträgt; Die Partikelgröße ist ultrafein, bis zu -300 Mesh, und die chemische Zusammensetzung des durch die vorliegende Erfindung hergestellten Wismutpulvers wird gemessen: Bi > 99, Fe < 0,1, O < 0,5, BiO < 0,1, Cr < 0,01, Cu < 0,01, Si<0,02, andere Verunreinigungen<0,18; Gleichzeitig beinhaltet die chemische Reaktion aufgrund des Prozesses zum Ersetzen von Zinkbarren nur die Auflösung von Zink und die Ausfällung von Wismut, wodurch eine große Menge an Chemikalien vermieden wird. Die Nachteile von Gas verringern die Umweltverschmutzung und die Schädigung des menschlichen Körpers. Im Vergleich zum Stand der Technik steht das gesamte Verfahren der vorliegenden Erfindung bei der Zentrifugentrocknung nur für kurze Zeit mit Luft in Kontakt, während andere Verfahren Reaktionsflüssigkeit oder absolutes Ethanol oder Vakuum- und Sauerstoffisolierung verwenden, sodass die Oxidationsrate niedrig ist .
Anwendung [2]
Bestehende Technologien können niederdimensionale Nano-Wismut-Materialien mit unterschiedlichen Formen, Wismut-Nanodrähte, Wismut-Nanoröhren usw. herstellen, es gibt jedoch keine entsprechende Herstellungstechnologie für das zweidimensionale ultradünne Wismut-Material Bismuthen. Ein Grund dafür könnte darin liegen, dass Wismut-Vorläufer oder hydrothermale Synthesebedingungen schwer zu kontrollieren sind. Viele hexagonale Materialien bestehen aus zweidimensionalen Materialien, die zu einer makroskopischen Kristallstruktur gestapelt sind. Die chemischen Bindungen in der Ebene zweidimensionaler Materialien sind sehr stark und die Van-der-Waals-Wechselwirkung zwischen den Schichten ist sehr schwach, was zwei- dimensionale Materialien überwinden Schicht durch verschiedene Methoden. Zweidimensionale Nanoblätter werden aufgrund der schwachen Wechselwirkungskraft zwischen ihnen durch Abblättern von ihren entsprechenden Massenmaterialien erhalten. In diesem Stadium ist die Technologie zur Verwendung von Legierungen mit hoher volumenspezifischer Kapazität und stabiler Zirkulation als negative Elektroden am Engpass angelangt. Es wurde das Flüssigphasen-Peeling von Graphen und schwarzem Phosphor untersucht. Obwohl Phosphor eine hohe Kapazität besitzt, kann Phosphor in der Luft sehr leicht oxidiert werden. Angst vor Sauerstoff und Wasser.
Das Erfindungspatent CN201710588276 stellt ein Herstellungsverfahren für zweidimensionales Bismuthen und eine Lithium-Ionen-Batterie bereit. Dem Stripping-Lösungsmittel wird Wismutpulver zugesetzt und für eine vorgegebene Zeit mit Ultraschall vibriert, um ein gemischtes Lösungsmittel zu erhalten. Das nicht gestrippte Wismutpulver im gemischten Lösungsmittel wird durch Zentrifugieren entfernt, um den Überstand zu erhalten, und das zweidimensionale Bismuthen wurde durch hergestellt Flüssigphasen-Peeling. Der Herstellungsprozess war einfach und das hergestellte zweidimensionale Bismuthen hatte eine hohe volumenspezifische Kapazität und Zyklenstabilität. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe umfasst das Herstellungsverfahren die folgenden Schritte:
(1) Bismutpulver in das Peeling-Lösungsmittel geben und für eine vorgegebene Zeit mit Ultraschall vibrieren lassen. Während des Ultraschallvibrationsprozesses wird das Wismutpulver unter der Wirkung des Schällösungsmittels teilweise in Flocken geschält, um so ein gemischtes Wismuthen mit flockiger Form zu erhalten. Lösungsmittel;
(2) Zentrifugieren, um das ungestrippte Bismutpulver aus dem gemischten Lösungsmittel zu entfernen und einen Überstand zu erhalten, der das blattförmige Bismuthen zurückhält;
(3) Der erhaltene Überstand wird einer Zentrifugalvakuumtrocknung unterzogen, um blattförmiges zweidimensionales Bismuthen zu erhalten.
Im Allgemeinen haben das Herstellungsverfahren für zweidimensionales Bismuthen und die Lithium-Ionen-Batterie, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, im Vergleich zum Stand der Technik durch die oben genannten technischen Lösungen, die durch die vorliegende Erfindung konzipiert wurden, hauptsächlich die folgenden vorteilhaften Wirkungen:
1. Zugabe von Wismutpulver zum Stripping-Lösungsmittel und Ultraschallvibration für eine vorgegebene Zeit, um ein gemischtes Lösungsmittel zu erhalten, Zentrifugieren zur Entfernung des nicht-gestrippten Wismutpulvers in dem gemischten Lösungsmittel, um einen Überstand zu erhalten, und Herstellung von zweidimensionalem Bismuthen durch Strippen in der flüssigen Phase Der Herstellungsprozess ist einfach und das hergestellte zweidimensionale Bismuthen weist eine hohe volumenspezifische Kapazität und Zyklenstabilität auf.
2. Eine Lithium-Ionen-Batterie mit zweidimensionalem Bismuthen als Elektrodenmaterial wird mit konstantem Strom und einer Stromdichte von 0,5 C (1883 mA/cm3, 190 mA/g) geladen und entladen. Nach 150 Zyklen behält es immer noch etwa 90 % seiner ursprünglichen Kapazität. Gute Zykleneigenschaften;
3. Die Dicke von zweidimensionalem Bismuthen beträgt 3 Nanometer bis 5 Nanometer. Experimente haben gezeigt, dass die Volumenkapazität von zweidimensionalem Bismuthen bei unterschiedlichen Stromdichten nahezu keine offensichtliche Dämpfung aufweist und eine gute Geschwindigkeitsleistung aufweist.
