bubuk bismutadalah bubuk logam non-ferro, dan penampilannya berwarna abu-abu muda. Ini memiliki berbagai kegunaan dan terutama digunakan untuk menyiapkan produk bismut, paduan bismut dan senyawa bismut. Sumber daya bismut China menempati urutan pertama di dunia, dan ada lebih dari 70 tambang bismut di China, menjadikan China pemimpin bismut terkemuka di dunia. Sebagai "logam hijau" yang aman, bismut saat ini tidak hanya digunakan dalam industri farmasi, tetapi juga banyak digunakan dalam semikonduktor, superkonduktor, penghambat api, pigmen, kosmetik, dan bidang lainnya. Diharapkan dapat menggantikan unsur beracun seperti timbal, antimon, kadmium dan merkuri. Selain itu, bismut adalah logam dengan diamagnetisme terkuat. Di bawah aksi medan magnet, resistivitas meningkat dan konduktivitas termal menurun. Ini juga memiliki prospek aplikasi yang baik dalam termoelektrik dan superkonduktivitas.
Metode produksi tradisional dari
bubuk bismuttermasuk metode kabut air, metode atomisasi gas dan metode penggilingan bola; ketika metode kabut air diatomisasi dan dikeringkan dalam air, bismut mudah teroksidasi karena luas permukaan bubuk bismut yang besar; Dalam keadaan normal, kontak antara bismut dan oksigen juga mudah menyebabkan oksidasi dalam jumlah besar; kedua metode tersebut menyebabkan banyak pengotor, bentuk bubuk bismut tidak beraturan, dan distribusi partikel tidak merata. Metode penggilingan bola adalah: memalu ingot bismut secara artifisial dengan baja tahan karat hingga butiran bismut berukuran ≤10 mm, atau memadamkan bismut dengan air. Kemudian partikel bismut memasuki lingkungan vakum, dan gilingan bola yang dilapisi dengan karet keramik dihaluskan. Meskipun metode ini digiling dengan bola dalam ruang hampa, dengan sedikit oksidasi dan pengotor rendah, ini padat karya, memakan waktu, hasil rendah, biaya tinggi, dan partikelnya kasar seperti 120 mesh. mempengaruhi kualitas produk. Paten penemuan CN201010147094.7 menyediakan metode produksi bubuk bismut ultrafine, yang diproduksi dengan proses kimia basah, dengan kapasitas produksi besar, waktu kontak singkat antara seluruh proses produksi dan oksigen, laju oksidasi rendah, lebih sedikit pengotor, dan kandungan oksigen dari bubuk bismut adalah 0<0,6, distribusi partikel seragam; ukuran partikel -300 mesh.
Skema teknis dari penemuan ini adalah sebagai berikut:
1) Siapkan larutan bismut klorida: dapatkan larutan stok bismut klorida dengan kepadatan 1,35-1,4g/cm3, tambahkan larutan berair murni yang diasamkan yang mengandung asam klorida 4% -6%; rasio volume larutan berair murni yang diasamkan dan larutan stok bismut klorida adalah 1:1 -2;
2) Sintesis: tambahkan ingot seng yang permukaannya telah dibersihkan ke dalam larutan bismut klorida yang telah disiapkan; memulai reaksi perpindahan; amati titik akhir reaksi, ketika mencapai titik akhir reaksi, keluarkan ingot seng yang tidak larut dan endapan selama 2-4 jam; Dasar pengamatan dan penilaian dari titik akhir reaksi yang dijelaskan adalah: ada gelembung yang muncul dalam larutan yang ikut bereaksi;
3) Pemisahan dari
bubuk bismut: ekstrak supernatan endapan pada langkah 2) dan dapatkan kembali seng dengan metode konvensional; bubuk bismut yang diendapkan yang tersisa diaduk dan dicuci 5-8 kali dengan larutan berair murni yang diasamkan yang mengandung asam klorida 4% -6%, lalu dicuci dengan bubuk bismut murni Bilas dengan air hingga netral; setelah mengeringkan bubuk bismut dengan cepat dengan centrifuge, segera rendam bubuk bismut dengan etanol absolut, lalu keringkan;
4) Pengeringan: Kirim bubuk bismut yang diolah pada langkah 3) ke pengering vakum pada suhu 60±1°C untuk pengeringan guna mendapatkan bubuk bismut jadi sebesar -300 mesh.
Menurut bubuk bismut yang dihasilkan oleh proses di atas, keuntungannya adalah kemurnian produk yang diperoleh setinggi 99%; ukuran partikel sangat halus, hingga -300 mesh, dan komposisi kimia bubuk bismut yang dibuat dengan penemuan ini diukur: Bi>99, Fe< 0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, pengotor lainnya<0,18; pada saat yang sama, karena proses penggantian ingot seng, reaksi kimia hanya melibatkan pembubaran seng dan presipitasi bismut, menghindari sejumlah besar bahan kimia Kerugian gas, mengurangi pencemaran lingkungan dan membahayakan tubuh manusia. Dibandingkan dengan penemuan sebelumnya, seluruh proses penemuan ini hanya bersentuhan dengan udara untuk waktu yang singkat dalam pengeringan sentrifugal, dan proses lainnya memiliki reaksi cair atau etanol absolut, atau isolasi vakum dan oksigen, sehingga laju oksidasi rendah. .
aplikasi [2]
Teknologi yang ada dapat menyiapkan bahan nano-bismut berdimensi rendah dengan berbagai bentuk, kawat nano bismut, tabung nano bismut, dll., tetapi tidak ada teknologi persiapan terkait untuk bahan bismut ultra tipis dua dimensi bismut. Sebagian alasannya mungkin karena prekursor bismut atau kondisi sintesis hidrotermal sulit dikendalikan. Banyak bahan heksagonal terdiri dari bahan dua dimensi yang ditumpuk untuk membentuk struktur kristal makroskopik, dan ikatan kimia pada bidang bahan dua dimensi sangat kuat, dan interaksi van der Waals antar lapisan sangat lemah, yang membuat dua- bahan dimensi mengatasi lapisan dengan berbagai metode. Lembar nano dua dimensi diperoleh dengan pengelupasan dari bahan curah yang sesuai karena gaya interaksi yang lemah di antara mereka. Pada tahap ini, teknologi penggunaan paduan dengan kapasitas spesifik volume tinggi dan sirkulasi yang stabil sebagai elektroda negatif telah mencapai kemacetan. Pengelupasan fase cair graphene dan fosfor hitam telah dipelajari. Meskipun fosfor memiliki kapasitas yang tinggi, fosfor sangat mudah teroksidasi di udara. Takut oksigen dan air.
Paten penemuan CN201710588276 menyediakan metode pembuatan bismutena dua dimensi dan baterai lithium-ion. Serbuk bismut ditambahkan ke pelarut pengupasan dan digetarkan secara ultrasonik untuk waktu yang telah ditentukan untuk mendapatkan pelarut campuran, dan bubuk bismut yang tidak dikupas dalam pelarut campuran dihilangkan dengan sentrifugasi untuk mendapatkan Supernatan diperoleh, dan bismutena dua dimensi dibuat dengan pengelupasan fase cair. Proses pembuatannya sederhana, dan bismutena dua dimensi yang disiapkan memiliki kapasitas spesifik volume tinggi dan stabilitas siklus. Untuk mencapai tujuan di atas, metode persiapan terdiri dari langkah-langkah berikut:
(1) Tambahkan bubuk bismut ke dalam pelarut pengelupas dan getar secara ultrasonik untuk waktu yang telah ditentukan. Selama proses getaran ultrasonik, bubuk bismut sebagian dikupas menjadi serpihan di bawah aksi pelarut pengupas, sehingga diperoleh bismut campuran dengan bentuk serpihan. pelarut;
(2) sentrifugasi untuk menghilangkan bubuk bismut yang tidak terkelupas dalam pelarut campuran untuk mendapatkan supernatan, yang mempertahankan bismutena seperti lembaran;
(3) Supernatan yang diperoleh dikenakan pengeringan vakum sentrifugal untuk mendapatkan bismutena dua dimensi seperti lembaran.
Secara umum, dibandingkan dengan penemuan sebelumnya melalui solusi teknis di atas yang disusun oleh penemuan ini, metode pembuatan bismutena dua dimensi dan baterai lithium ion yang disediakan oleh penemuan ini terutama memiliki efek menguntungkan sebagai berikut:
1. menambahkan bubuk bismut ke dalam pelarut pengupasan dan menggetarkan ultrasonik untuk waktu yang telah ditentukan untuk mendapatkan pelarut campuran, sentrifugasi untuk menghilangkan bubuk bismut yang tidak dikupas dalam pelarut campuran untuk mendapatkan supernatan, dan menyiapkan bismutena dua dimensi dengan pengupasan fase cair, The proses persiapannya sederhana, dan bismutena dua dimensi yang disiapkan memiliki kapasitas spesifik volume tinggi dan stabilitas siklus;
2. Baterai lithium-ion yang menggunakan bismutena dua dimensi sebagai bahan elektroda diisi dan dikosongkan pada arus konstan pada rapat arus 0,5C (1883mA/cm3, 190mA/g). Setelah 150 siklus, masih mempertahankan sekitar 90% dari kapasitas awalnya. Karakteristik siklus yang baik;
3. Ketebalan bismutena dua dimensi adalah 3 nanometer hingga 5 nanometer. Eksperimen telah membuktikan bahwa kapasitas volume bismutena dua dimensi hampir tidak memiliki pelemahan yang jelas di bawah kerapatan arus yang berbeda, dan memiliki kinerja laju yang baik.
