bizmut tozudemir dışı metallerden oluşan bir tozdur ve görünümü açık gridir. Geniş bir kullanım alanına sahiptir ve esas olarak bizmut ürünleri, bizmut alaşımları ve bizmut bileşikleri hazırlamak için kullanılır. Çin'in bizmut kaynakları dünyada ilk sırada yer alıyor ve Çin'de 70'ten fazla bizmut madeni var, bu da Çin'i dünyanın önde gelen bizmut lideri yapıyor. Güvenli bir "yeşil metal" olarak bizmut şu anda sadece ilaç endüstrisinde kullanılmamakta, aynı zamanda yarı iletkenler, süper iletkenler, alev geciktiriciler, pigmentler, kozmetikler ve diğer alanlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Kurşun, antimon, kadmiyum ve cıva gibi toksik elementlerin yerini alması beklenmektedir. Ayrıca bizmut, en güçlü diamanyetizmaya sahip bir metaldir. Bir manyetik alanın etkisi altında özdirenç artar ve termal iletkenlik azalır. Ayrıca termoelektrik ve süperiletkenlikte iyi uygulama beklentileri vardır.
Geleneksel üretim yöntemleri,
bizmut tozusu sisi yöntemini, gaz atomizasyon yöntemini ve bilyeli öğütme yöntemini içerir; su sisi yöntemi atomize edildiğinde ve suda kurutulduğunda, bizmut tozunun geniş yüzey alanı nedeniyle bizmut kolayca oksitlenir; Normal şartlar altında, bizmut ve oksijen arasındaki temasın da büyük miktarda oksidasyona neden olması kolaydır; her iki yöntem de birçok safsızlığa, düzensiz bizmut tozu şekline ve eşit olmayan parçacık dağılımına neden olur. Bilyalı öğütme yöntemi şu şekildedir: bizmut külçelerini paslanmaz çelikle yapay olarak 10 mm'lik bizmut tanelerine çekiçleyin veya bizmutu suyla söndürün. Daha sonra bizmut parçacıkları bir vakum ortamına girer ve seramik kauçukla kaplı bilyalı değirmen toz haline getirilir. Bu yöntem, daha az oksidasyon ve düşük safsızlıklar ile vakumda bilyeli öğütme olmasına rağmen, emek yoğun, zaman alıcı, verimi düşük, maliyeti yüksek ve partiküller 120 ağ gözü kadar iridir. ürün kalitesini etkiler. Buluş patenti CN201010147094.7, büyük üretim kapasitesi, tüm üretim süreci ile oksijen arasında kısa temas süresi, düşük oksidasyon oranı, daha az safsızlık ve oksijen içeriği ile ıslak kimyasal işlemle üretilen ultra ince bizmut tozunun bir üretim yöntemini sağlar. bizmut tozu 0 < 0.6, düzgün parçacık dağılımı; parçacık boyutu -300 ağ.
Mevcut buluşun teknik şeması aşağıdaki gibidir:
1) Bizmut klorür çözeltisini hazırlayın: 1.35-1.4g/cm3 yoğunluğa sahip bizmut klorür stok çözeltisini elde edin, %4-%6 hidroklorik asit içeren asitleştirilmiş saf sulu çözelti ekleyin; asitleştirilmiş saf sulu solüsyonun ve bizmut klorür stok solüsyonunun hacim oranı 1:1-2'dir;
2) Sentez: hazırlanan bizmut klorür çözeltisine yüzeyi temizlenmiş çinko külçeleri ekleyin; yer değiştirme reaksiyonunu başlatmak; reaksiyonun bitiş noktasını gözlemleyin, reaksiyonun bitiş noktasına ulaşıldığında çözünmemiş çinko külçelerini çıkarın ve 2-4 saat çökeltin; Açıklanan reaksiyon bitiş noktasının gözlem ve muhakeme esası şudur: reaksiyona katılan çözeltide kabarcık çıkması;
3) Ayrılması
bizmut tozu: adım 2)'de çökeltinin süpernatanını çıkarın ve geleneksel yöntemlerle çinkoyu geri kazanın; kalan çökeltilmiş bizmut tozu karıştırılır ve %4-%6 hidroklorik asit içeren asitleştirilmiş saf sulu çözelti ile 5-8 kez yıkanır ve ardından saf bizmut tozunu suyla nötr hale gelinceye kadar durulayın; bizmut tozunu bir santrifüjle hızlı bir şekilde kuruttuktan sonra, bizmut tozunu hemen mutlak etanol ile ıslatın ve ardından kurutun;
4) Kurutma: Adım 3)'te işlenen bizmut tozunu, -300 gözenekli bitmiş bir bizmut tozu elde etmek üzere kurutmak için 60±1°C'lik bir sıcaklıkta bir vakumlu kurutucuya gönderin.
Yukarıdaki işlemle üretilen bizmut tozuna göre avantajı, elde edilen ürünün saflığının %99'a kadar çıkmasıdır; parçacık boyutu ultra incedir, -300 ağ gözüne kadardır ve mevcut buluşla hazırlanan bizmut tozunun kimyasal bileşimi ölçülür: Bi>99, Fe< 0.1, O<0.5, BiO<0.1, Cr<0.01, Cu< 0.01, Si<0.02, diğer safsızlıklar<0.18; aynı zamanda, çinko külçe değiştirme işlemi nedeniyle, kimyasal reaksiyon sadece çinko çözünmesini ve bizmut çökelmesini içerir, büyük miktarda kimyasaldan kaçınır. Gazın dezavantajları, çevre kirliliğini ve insan vücuduna verilen zararı azaltır. Önceki teknikle karşılaştırıldığında, mevcut buluşun tüm işlemi, santrifüj kurutmada sadece kısa bir süre hava ile temas halindedir ve diğer işlemler, reaksiyon sıvısı veya mutlak etanol veya vakum ve oksijen izolasyonuna sahiptir, bu nedenle oksidasyon oranı düşüktür. .
uygulama [2]
Mevcut teknolojiler, farklı şekillere sahip düşük boyutlu nano-bizmut malzemeleri, bizmut nanoteller, bizmut nanotüpler vb. hazırlayabilir, ancak bizmut iki boyutlu ultra ince malzeme bizmuten için ilgili bir hazırlama teknolojisi yoktur. Bunun bir nedeni, bizmut öncüllerinin veya Hidrotermal sentez koşullarının kontrol edilmesinin zor olması olabilir. Birçok altıgen malzeme, makroskopik bir kristal yapı oluşturacak şekilde üst üste dizilmiş iki boyutlu malzemelerden oluşur ve iki boyutlu malzemelerin düzlemindeki kimyasal bağlar çok güçlüdür ve katmanlar arasındaki van der Waals etkileşimi çok zayıftır, bu da iki- boyutlu malzemeler çeşitli yöntemlerle katmanın üstesinden gelir. İki boyutlu nano tabakalar, aralarındaki zayıf etkileşim kuvveti nedeniyle karşılık gelen dökme malzemelerden pul pul dökülerek elde edilir. Bu aşamada, yüksek hacim özgül kapasiteli ve kararlı sirkülasyona sahip alaşımları negatif elektrot olarak kullanma teknolojisi darboğaz noktasına ulaşmıştır. Grafen ve siyah fosforun sıvı fazda pul pul dökülmesi incelenmiştir. Fosforen yüksek bir kapasiteye sahip olmasına rağmen, fosforenin havada oksitlenmesi çok kolaydır. Oksijenden ve sudan korkar.
Buluş patenti CN201710588276, iki boyutlu bizmuten ve bir lityum-iyon pil hazırlama yöntemi sağlar. Bizmut tozu, sıyırma çözücüsüne eklenir ve karışık bir çözücü elde etmek için önceden belirlenmiş bir süre boyunca ultrasonik olarak titreştirilir ve karıştırılmış çözücü içindeki soyulmamış bizmut tozu, elde etmek için santrifüjleme ile çıkarılır. Süpernatan elde edildi ve iki boyutlu bizmuten hazırlandı. sıvı faz pul pul dökülme. Hazırlama işlemi basitti ve hazırlanan iki boyutlu bizmuten yüksek hacme özgül kapasiteye ve döngü stabilitesine sahipti. Yukarıdaki amaca ulaşmak için hazırlama yöntemi aşağıdaki adımlardan oluşur:
(1) Soyma çözücüsüne bizmut tozu ekleyin ve önceden belirlenmiş bir süre boyunca ultrasonik olarak titreştirin. Ultrasonik titreşim işlemi sırasında, bizmut tozu, pul pul şekilli karışık bir bizmuten elde etmek için, soyma çözücüsünün etkisi altında kısmen pullara soyulur. çözücü;
(2) tabaka benzeri bizmuteni tutan bir süpernatan elde etmek için karıştırılmış çözücü içindeki sıyrılmamış bizmut tozunu çıkarmak için santrifüjleme;
(3) Elde edilen süpernatan, tabaka benzeri iki boyutlu bizmuten elde etmek için santrifüjlü vakumlu kurutmaya tabi tutulur.
Genel olarak, mevcut buluş tarafından tasarlanan yukarıdaki teknik çözümler aracılığıyla önceki teknikle karşılaştırıldığında, mevcut buluş tarafından sağlanan iki boyutlu bizmuteni hazırlama yöntemi ve lityum iyon pili temel olarak aşağıdaki yararlı etkilere sahiptir:
1. bizmut tozunun sıyırma çözücüsüne eklenmesi ve karışık bir çözücü elde etmek için önceden belirlenmiş bir süre boyunca ultrasonik olarak titreştirilmesi, bir süpernatant elde etmek için karıştırılmış çözücüdeki soyulmamış bizmut tozunu çıkarmak için santrifüjleme ve sıvı faz sıyırma ile iki boyutlu bizmutenin hazırlanması, hazırlama işlemi basittir ve hazırlanan iki boyutlu bizmutenin yüksek hacme özgül kapasitesi ve devir kararlılığı vardır;
2. Elektrot malzemesi olarak iki boyutlu bizmuten kullanan bir lityum-iyon pil, 0.5C (1883mA/cm3, 190mA/g) akım yoğunluğunda sabit bir akımda şarj edilir ve boşaltılır. 150 döngüden sonra, başlangıç kapasitesinin yaklaşık %90'ını korur. İyi döngü özellikleri;
3. İki boyutlu bizmutenin kalınlığı 3 nanometre ila 5 nanometredir. Deneyler, iki boyutlu bizmutenin hacim kapasitesinin, farklı akım yoğunlukları altında neredeyse hiç belirgin zayıflamaya sahip olmadığını ve iyi hız performansına sahip olduğunu kanıtlamıştır.
