bột bitmutlà một loại bột kim loại màu, bề ngoài có màu xám nhạt. Nó có nhiều ứng dụng và chủ yếu được sử dụng để điều chế các sản phẩm bismuth, hợp kim bismuth và các hợp chất bismuth. Tài nguyên bismuth của Trung Quốc đứng đầu thế giới và có hơn 70 mỏ bismuth ở Trung Quốc, đưa Trung Quốc trở thành nhà lãnh đạo bismuth hàng đầu thế giới. Là một "kim loại xanh" an toàn, bismuth hiện không chỉ được sử dụng trong ngành dược phẩm mà còn được sử dụng rộng rãi trong chất bán dẫn, chất siêu dẫn, chất chống cháy, bột màu, mỹ phẩm và các lĩnh vực khác. Nó được kỳ vọng sẽ thay thế các nguyên tố độc hại như chì, antimon, cadmium và thủy ngân. Ngoài ra, bismuth là kim loại có tính nghịch từ mạnh nhất. Dưới tác dụng của từ trường, điện trở suất tăng và hệ số dẫn nhiệt giảm. Nó cũng có triển vọng ứng dụng tốt trong nhiệt điện và siêu dẫn.
Các phương pháp sản xuất truyền thống của
bột bitmutbao gồm phương pháp sương mù nước, phương pháp nguyên tử hóa khí và phương pháp nghiền bi; khi phương pháp phun sương nước được phun sương và làm khô trong nước, bismuth dễ bị oxy hóa do diện tích bề mặt lớn của bột bismuth; Trong trường hợp bình thường, sự tiếp xúc giữa bismuth và oxy cũng dễ gây ra một lượng lớn quá trình oxy hóa; cả hai phương pháp đều gây ra nhiều tạp chất, hình dạng bột bismuth không đều và phân bố hạt không đều. Phương pháp nghiền bi là: đập nhân tạo các thỏi bismuth bằng thép không gỉ thành các hạt bismuth â¤10mm, hoặc làm nguội bismuth bằng nước. Sau đó, các hạt bismuth đi vào môi trường chân không và máy nghiền bi được lót bằng cao su gốm được nghiền thành bột. Mặc dù phương pháp này được nghiền bi trong chân không, ít bị oxy hóa và ít tạp chất, nhưng lại tốn nhiều công sức, thời gian, năng suất thấp, giá thành cao và hạt thô cỡ 120 mesh. ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Bằng sáng chế CN201010147094.7 cung cấp phương pháp sản xuất bột bismuth siêu mịn, được sản xuất theo quy trình hóa ướt, năng suất sản xuất lớn, thời gian tiếp xúc giữa toàn bộ quá trình sản xuất và oxy ngắn, tốc độ oxy hóa thấp, ít tạp chất và hàm lượng oxy trong bột bitmut là 0<0,6, phân bố hạt đồng đều; kích thước hạt -300 lưới.
Sơ đồ kỹ thuật của sáng chế này như sau:
1) Chuẩn bị dung dịch bismut clorua: lấy dung dịch gốc bismuth clorua có tỷ trọng 1,35-1,4g/cm3, thêm dung dịch nước tinh khiết đã axit hóa chứa 4% -6% axit clohydric; tỷ lệ thể tích của dung dịch nước tinh khiết được axit hóa và dung dịch gốc bismuth clorua là 1:1 -2;
2) Tổng hợp: thêm các thỏi kẽm có bề mặt đã được làm sạch vào dung dịch bismuth clorua đã chuẩn bị; bắt đầu phản ứng chuyển vị; quan sát điểm kết thúc phản ứng, khi đến điểm kết thúc phản ứng lấy thỏi kẽm chưa tan ra và kết tủa trong 2-4 giờ; Cơ sở quan sát và phán đoán của điểm kết thúc phản ứng được mô tả là: có bong bóng nổi lên trong dung dịch tham gia phản ứng;
3) Tách
bột bitmut: chiết phần nổi phía trên của kết tủa ở bước 2) và thu hồi kẽm bằng phương pháp thông thường; bột bismut kết tủa còn lại được khuấy và rửa 5-8 lần bằng dung dịch nước tinh khiết đã axit hóa chứa 4% -6% axit clohydric, sau đó rửa bằng bột bismuth nguyên chất. sau khi làm khô nhanh bột bismuth bằng máy ly tâm, ngay lập tức ngâm bột bismuth bằng etanol tuyệt đối, sau đó sấy khô;
4) Sấy khô: Gửi bột bismuth đã xử lý ở bước 3) vào máy sấy chân không ở nhiệt độ 60 ± 1°C để sấy khô để thu được bột bismuth thành phẩm có kích thước -300 mesh.
Theo bột bismuth được sản xuất theo quy trình trên, ưu điểm của nó là độ tinh khiết của sản phẩm thu được cao tới 99%; kích thước hạt siêu mịn, lên đến -300 lưới và thành phần hóa học của bột bismuth được điều chế theo sáng chế được đo: Bi>99, Fe<0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, tạp chất khác<0,18; Đồng thời, do quá trình thay thế phôi kẽm, phản ứng hóa học chỉ liên quan đến quá trình hòa tan kẽm và kết tủa bismuth, tránh một lượng lớn hóa chất Các tác hại của khí, giảm ô nhiễm môi trường và tác hại đối với cơ thể con người. So với kỹ thuật trước, toàn bộ quy trình của sáng chế chỉ tiếp xúc với không khí trong một thời gian ngắn trong máy ly tâm, và các quy trình khác có chất lỏng phản ứng hoặc etanol tuyệt đối, hoặc cách ly chân không và oxy, do đó tốc độ oxy hóa thấp .
ứng dụng [2]
Các công nghệ hiện có có thể điều chế vật liệu nano bismuth chiều thấp với các hình dạng khác nhau, dây nano bismuth, ống nano bismuth, v.v., nhưng không có công nghệ điều chế liên quan nào cho vật liệu siêu mỏng bismuth hai chiều bismuth. Một phần lý do có thể là tiền chất bismuth hoặc điều kiện tổng hợp Hydrothermal khó kiểm soát. Nhiều vật liệu lục giác bao gồm các vật liệu hai chiều xếp chồng lên nhau để tạo thành cấu trúc tinh thể vĩ mô, và các liên kết hóa học trong mặt phẳng của vật liệu hai chiều rất mạnh và tương tác van der Waals giữa các lớp rất yếu, tạo ra hai- vật liệu chiều khắc phục lớp bằng các phương pháp khác nhau. Các tấm nano hai chiều thu được bằng cách tẩy tế bào chết khỏi các vật liệu khối tương ứng của chúng do lực tương tác yếu giữa chúng. Ở giai đoạn này, công nghệ sử dụng hợp kim có dung lượng riêng thể tích lớn và lưu thông ổn định làm điện cực âm đã đạt đến điểm tắc nghẽn. Quá trình tẩy da chết pha lỏng của graphene và phốt pho đen đã được nghiên cứu. Mặc dù có công suất lớn nhưng phosphorene rất dễ bị oxy hóa trong không khí. Sợ oxy và nước.
Bằng sáng chế CN201710588276 cung cấp phương pháp điều chế bismuthene hai chiều và pin lithium-ion. Bột bismuth được thêm vào dung môi tước và rung siêu âm trong một thời gian xác định trước để thu được dung môi hỗn hợp, và bột bismuth chưa được loại bỏ trong dung môi hỗn hợp được loại bỏ bằng cách ly tâm để thu được phần nổi phía trên và bismuthene hai chiều được điều chế bằng tẩy da chết pha lỏng. Quy trình chuẩn bị rất đơn giản và bismuthene hai chiều được chuẩn bị có dung lượng riêng thể tích cao và độ ổn định của chu kỳ. Để đạt được mục tiêu trên, phương pháp bào chế gồm các bước sau:
(1) Thêm bột bismuth vào dung môi lột và rung siêu âm trong một thời gian xác định trước. Trong quá trình rung siêu âm, bột bismuth được bóc tách một phần thành vảy dưới tác dụng của dung môi bóc vỏ, để thu được bismuthene hỗn hợp có hình dạng vảy. dung môi;
(2) ly tâm để loại bỏ bột bismuth chưa tách trong dung môi hỗn hợp để thu được phần nổi phía trên, giữ lại bismuthene dạng tấm;
(3) Phần nổi phía trên thu được được sấy khô chân không ly tâm để thu được bismuthene hai chiều giống như tấm.
Nói chung, so với giải pháp kỹ thuật trước đây thông qua các giải pháp kỹ thuật nêu trên do sáng chế hình thành, phương pháp điều chế bismuthene hai chiều và pin lithium ion do sáng chế cung cấp chủ yếu có các tác dụng có lợi sau:
1. thêm bột bismuth vào dung môi tước và rung siêu âm trong một thời gian xác định trước để thu được dung môi hỗn hợp, ly tâm để loại bỏ bột bismuth chưa được loại bỏ trong dung môi hỗn hợp để thu được phần nổi phía trên và chuẩn bị bismuthene hai chiều bằng cách tước pha lỏng, quy trình chuẩn bị rất đơn giản và bismuthene hai chiều đã chuẩn bị có dung lượng riêng thể tích cao và độ ổn định chu kỳ;
2. Pin lithium-ion sử dụng bismuthene hai chiều làm vật liệu điện cực được sạc và xả ở dòng điện không đổi ở mật độ dòng điện 0,5C (1883mA/cm3, 190mA/g). Sau 150 chu kỳ, nó vẫn duy trì khoảng 90% công suất ban đầu. Đặc điểm chu kỳ tốt;
3. Độ dày của bismuthene hai chiều là 3 nanomet đến 5 nanomet. Các thí nghiệm đã chứng minh rằng dung lượng âm lượng của bismuthene hai chiều hầu như không có sự suy giảm rõ ràng dưới các mật độ hiện tại khác nhau và có hiệu suất tốc độ tốt.
