Poudre de bismuthest une poudre de métaux non ferreux, et son aspect est gris clair. Il a une large gamme d'utilisations et est principalement utilisé pour préparer des produits à base de bismuth, des alliages de bismuth et des composés de bismuth. Les ressources de bismuth de la Chine se classent au premier rang mondial et il existe plus de 70 mines de bismuth en Chine, faisant de la Chine le leader mondial du bismuth. En tant que "métal vert" sûr, le bismuth est actuellement non seulement utilisé dans l'industrie pharmaceutique, mais également largement utilisé dans les semi-conducteurs, les supraconducteurs, les retardateurs de flamme, les pigments, les cosmétiques et d'autres domaines. On s'attend à ce qu'il remplace les éléments toxiques tels que le plomb, l'antimoine, le cadmium et le mercure. De plus, le bismuth est un métal au diamagnétisme le plus fort. Sous l'action d'un champ magnétique, la résistivité augmente et la conductivité thermique diminue. Il a également de bonnes perspectives d'application en thermoélectricité et en supraconductivité.
Les méthodes de production traditionnelles de
poudre de bismuthinclure la méthode de brouillard d'eau, la méthode d'atomisation de gaz et la méthode de broyage à billes ; lorsque la méthode par brouillard d'eau est atomisée et séchée dans l'eau, le bismuth est facilement oxydé en raison de la grande surface de la poudre de bismuth ; Dans des circonstances normales, le contact entre le bismuth et l'oxygène est également facile à provoquer une grande quantité d'oxydation ; les deux méthodes provoquent de nombreuses impuretés, une forme irrégulière de la poudre de bismuth et une répartition inégale des particules. La méthode de broyage à billes est la suivante : marteler artificiellement des lingots de bismuth avec de l'acier inoxydable pour obtenir des grains de bismuth de ≤ 10 mm, ou tremper le bismuth avec de l'eau. Ensuite, les particules de bismuth pénètrent dans un environnement sous vide et le broyeur à boulets garni de caoutchouc céramique est pulvérisé. Bien que cette méthode soit broyée à billes sous vide, avec moins d'oxydation et peu d'impuretés, elle demande beaucoup de travail, prend du temps, a un faible rendement, un coût élevé et les particules sont aussi grossières que 120 mesh. affecter la qualité du produit. Le brevet d'invention CN201010147094.7 propose un procédé de production de poudre de bismuth ultrafine, qui est produite par un procédé chimique humide, avec une grande capacité de production, un temps de contact court entre l'ensemble du processus de production et l'oxygène, un faible taux d'oxydation, moins d'impuretés et la teneur en oxygène de la poudre de bismuth est 0 < 0,6, distribution uniforme des particules ; taille des particules -300 mesh.
Le schéma technique de la présente invention est le suivant :
1) Préparez la solution de chlorure de bismuth : obtenez la solution mère de chlorure de bismuth avec une densité de 1,35-1,4 g/cm3, ajoutez une solution aqueuse pure acidifiée contenant 4 % à 6 % d'acide chlorhydrique ; le rapport volumique de la solution aqueuse pure acidifiée et de la solution mère de chlorure de bismuth est de 1:1 -2 ;
2) Synthèse : ajouter des lingots de zinc dont la surface a été nettoyée à la solution de chlorure de bismuth préparée ; démarrer la réaction de déplacement ; observez le point final de la réaction, lorsque vous atteignez le point final de la réaction, retirez les lingots de zinc non dissous et précipitez pendant 2 à 4 heures ; La base d'observation et de jugement du point final de réaction décrit est la suivante : il y a une bulle qui émerge dans la solution qui participe à la réaction ;
3) Séparation de
poudre de bismuth: extraire le surnageant du précipité de l'étape 2) et récupérer le zinc par les méthodes conventionnelles ; la poudre de bismuth précipitée restante est agitée et lavée 5 à 8 fois avec une solution aqueuse pure acidifiée contenant 4 % à 6 % d'acide chlorhydrique, puis lavée avec de l'eau pure Rincer la poudre de bismuth avec de l'eau jusqu'à neutralité ; après avoir séché rapidement la poudre de bismuth avec une centrifugeuse, imbibez immédiatement la poudre de bismuth d'éthanol absolu, puis séchez-la;
4) Séchage : Envoyer la poudre de bismuth traitée à l'étape 3) dans un sécheur sous vide à une température de 60±1°C pour le séchage afin d'obtenir une poudre de bismuth finie de -300 mesh.
Selon la poudre de bismuth produite par le procédé ci-dessus, son avantage est que la pureté du produit obtenu est aussi élevée que 99 % ; la granulométrie est ultrafine, jusqu'à -300 mesh, et la composition chimique de la poudre de bismuth préparée par la présente invention est mesurée : Bi>99, Fe< 0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, autres impuretés<0,18 ; en même temps, en raison du processus de remplacement des lingots de zinc, la réaction chimique implique uniquement la dissolution du zinc et la précipitation du bismuth, évitant une grande quantité de produits chimiques. Les inconvénients du gaz réduisent la pollution de l'environnement et les dommages au corps humain. Par rapport à l'art antérieur, l'ensemble du processus de la présente invention n'est en contact avec l'air que pendant une courte période dans le séchage par centrifugation, et d'autres processus ont un liquide de réaction ou de l'éthanol absolu, ou une isolation sous vide et oxygène, de sorte que le taux d'oxydation est faible .
application [2]
Les technologies existantes peuvent préparer des matériaux nano-bismuth de faible dimension avec différentes formes, des nanofils de bismuth, des nanotubes de bismuth, etc., mais il n'existe aucune technologie de préparation connexe pour le bismuth bidimensionnel ultra-mince bismuthène. Une partie de la raison peut être que les précurseurs de bismuth ou les conditions de synthèse hydrothermale sont difficiles à contrôler. De nombreux matériaux hexagonaux sont composés de matériaux bidimensionnels empilés pour former une structure cristalline macroscopique, et les liaisons chimiques dans le plan des matériaux bidimensionnels sont très fortes, et l'interaction de van der Waals entre les couches est très faible, ce qui rend deux- les matériaux dimensionnels surmontent la couche par diverses méthodes. Des nanofeuilles bidimensionnelles sont obtenues par exfoliation de leurs matériaux massifs correspondants en raison de la faible force d'interaction entre eux. À ce stade, la technologie consistant à utiliser des alliages à capacité volumique élevée et à circulation stable comme électrodes négatives a atteint le goulot d'étranglement. L'exfoliation en phase liquide du graphène et du phosphore noir a été étudiée. Bien que le phosphorène ait une capacité élevée, le phosphorène est très facile à oxyder dans l'air. Peur de l'oxygène et de l'eau.
Le brevet d'invention CN201710588276 propose un procédé de préparation de bismuthène bidimensionnel et une batterie lithium-ion. La poudre de bismuth est ajoutée au solvant de décapage et vibrée par ultrasons pendant une durée prédéterminée pour obtenir un solvant mixte, et la poudre de bismuth non décapée dans le solvant mixte est éliminée par centrifugation pour obtenir Le surnageant a été obtenu et le bismuthène bidimensionnel a été préparé par exfoliation en phase liquide. Le processus de préparation était simple et le bismuthène bidimensionnel préparé avait une capacité spécifique volumique et une stabilité de cycle élevées. Pour atteindre l'objet ci-dessus, le procédé de préparation comprend les étapes suivantes :
(1) Ajoutez de la poudre de bismuth dans le solvant de pelage et vibrez par ultrasons pendant une durée prédéterminée. Lors du processus de vibration ultrasonique, la poudre de bismuth est partiellement pelée en flocons sous l'action du solvant de pelage, de manière à obtenir un bismuthène mixte de forme feuilletée. solvant;
(2) centrifugation pour éliminer la poudre de bismuth non extraite dans le solvant mixte pour obtenir un surnageant, qui retient le bismuthène en forme de feuille ;
(3) Le surnageant obtenu est soumis à un séchage sous vide centrifuge pour obtenir du bismuthène bidimensionnel en forme de feuille.
D'une manière générale, par rapport à l'art antérieur à travers les solutions techniques ci-dessus conçues par la présente invention, le procédé de préparation de bismuthène bidimensionnel et la batterie lithium-ion fournis par la présente invention ont principalement les effets bénéfiques suivants :
1. ajouter de la poudre de bismuth dans le solvant de décapage et faire vibrer par ultrasons pendant une durée prédéterminée pour obtenir un solvant mixte, centrifuger pour éliminer la poudre de bismuth non décapée dans le solvant mixte pour obtenir un surnageant, et préparer du bismuthène bidimensionnel par décapage en phase liquide, Le le processus de préparation est simple et le bismuthène bidimensionnel préparé a une capacité spécifique de volume élevée et une stabilité de cycle ;
2. Une batterie lithium-ion utilisant du bismuthène bidimensionnel comme matériau d'électrode est chargée et déchargée à un courant constant à une densité de courant de 0,5C (1883mA/cm3, 190mA/g). Après 150 cycles, il conserve encore environ 90 % de sa capacité initiale. Bonnes caractéristiques de cycle ;
3. L'épaisseur du bismuthène bidimensionnel est de 3 nanomètres à 5 nanomètres. Des expériences ont prouvé que la capacité volumique du bismuthène bidimensionnel ne présente pratiquement aucune atténuation évidente sous différentes densités de courant et présente de bonnes performances de débit.
