비스무트 분말비철금속의 분말로 외관은 연한 회색이다. 그것은 광범위한 용도를 가지고 있으며 주로 비스무트 제품, 비스무트 합금 및 비스무트 화합물을 준비하는 데 사용됩니다. 중국의 창연 자원은 세계 1위이며 중국에는 70개가 넘는 창연 광산이 있어 중국을 세계 최고의 창연 강국으로 만들었습니다. 안전한 "녹색 금속"인 비스무트는 현재 제약 산업뿐만 아니라 반도체, 초전도체, 난연제, 안료, 화장품 및 기타 분야에서도 널리 사용됩니다. 납, 안티몬, 카드뮴 및 수은과 같은 독성 원소를 대체할 것으로 예상됩니다. 또한 비스무트는 가장 강한 반자성을 가진 금속입니다. 자기장의 작용으로 저항률이 증가하고 열전도율이 감소합니다. 또한 열전 및 초전도 분야에서 좋은 응용 전망을 가지고 있습니다.
의 전통적인 생산 방식은
비스무트 분말물 미스트 방법, 가스 분무 방법 및 볼 밀링 방법을 포함합니다. 워터 미스트법을 분무화하고 물에서 건조하면 비스무트 분말의 표면적이 크기 때문에 비스무트가 쉽게 산화됩니다. 정상적인 상황에서 비스무트와 산소의 접촉은 또한 많은 양의 산화를 일으키기 쉽습니다. 두 방법 모두 많은 불순물, 비스무트 분말의 불규칙한 모양 및 고르지 않은 입자 분포를 유발합니다. 볼 밀링 방법은 스테인레스 스틸로 비스무트 주괴를 10mm 이하의 비스무트 입자로 인위적으로 망치거나 물로 비스무트를 담금질하는 것입니다. 그런 다음 비스무트 입자가 진공 환경에 들어가고 세라믹 고무로 라이닝된 볼 밀이 분쇄됩니다. 이 방법은 진공에서 볼 밀링하여 산화가 적고 불순물이 적지 만 노동 집약적이며 시간이 많이 걸리고 수율이 낮고 비용이 많이 들고 입자가 120 메쉬로 거칠습니다. 제품 품질에 영향을 미칩니다. 발명 특허 CN201010147094.7은 습식 화학 공정으로 생산되는 초미세 비스무트 분말의 생산 방법을 제공하며, 생산 능력이 크고 전체 생산 공정과 산소 사이의 짧은 접촉 시간, 낮은 산화 속도, 적은 불순물 및 산소 함량을 제공합니다. 비스무트 분말은 0< 0.6, 균일한 입자 분포; 입자 크기 -300 메쉬.
본 발명의 기술방안은 다음과 같다.
1) 염화비스무트 용액 준비: 밀도가 1.35-1.4g/cm3인 염화비스무트 원액을 얻고 4%-6% 염산을 포함하는 산성화된 순수 수용액을 첨가합니다. 산성화된 순수한 수용액과 염화비스무트 스톡 용액의 부피비는 1:1-2이고;
2) 합성: 준비된 염화비스무트 용액에 표면이 세척된 아연괴를 첨가한다. 변위 반응을 시작하십시오. 반응의 종점을 관찰하고 반응 종점에 도달하면 용해되지 않은 아연 주괴를 꺼내고 2-4 시간 동안 침전시킵니다. 설명된 반응 종점의 관찰 및 판단 기준은 다음과 같습니다. 반응에 참여하는 용액에 기포가 발생합니다.
3) 분리
비스무트 분말: 2)의 침전물의 상층액을 추출하여 통상의 방법으로 아연을 회수하는 단계; 남아있는 침전된 비스무트 분말을 교반하고 4%-6% 염산을 함유하는 산성화된 순수 수용액으로 5-8회 세척한 다음 순수한 비스무트 분말을 중성으로 물로 헹굽니다. 비스무트 분말을 원심분리기로 빠르게 건조시킨 후 즉시 무수 에탄올에 비스무트 분말을 담근 다음 건조시킨다.
4) 건조: 3)에서 처리된 비스무스 분말을 60±1℃의 진공 건조기에 넣어 건조시켜 -300 메쉬의 완성된 비스무스 분말을 얻는다.
상기 공정에 의해 생성된 비스무트 분말에 따르면, 얻어진 제품의 순도가 99%로 높다는 장점이 있다. 입자 크기는 최대 -300 메쉬까지의 초미세이며, 본 발명에 의해 제조된 비스무스 분말의 화학 조성이 측정된다: Bi>99, Fe< 0.1, O<0.5, BiO<0.1, Cr<0.01, Cu< 0.01, Si<0.02, 기타 불순물<0.18; 동시에 아연 잉곳 교체 공정으로 인해 화학 반응은 아연 용해 및 비스무트 침전만을 포함하여 다량의 화학 물질 가스의 단점을 피하고 환경 오염과 인체에 대한 해를 줄입니다. 선행기술과 비교하여 본 발명의 전체 공정은 원심분리기 건조에서 짧은 시간 동안만 공기와 접촉하고, 그 외 공정은 반응액 또는 무수 에탄올, 또는 진공 및 산소 격리가 있어 산화율이 낮다. .
신청 [2]
기존 기술로는 비스무트 나노와이어, 비스무트 나노튜브 등 다양한 형태의 저차원 나노비스무트 소재를 제조할 수 있으나, 비스무트 2차원 초박형 소재인 비스무텐 관련 제조기술은 전무하다. 그 이유 중 일부는 비스무트 전구체 또는 열수 합성 조건을 제어하기 어렵기 때문일 수 있습니다. 많은 육방정계 물질은 2차원 물질이 적층되어 거시적인 결정 구조를 이루고 있으며, 2차원 물질의 평면에서의 화학결합은 매우 강하고, 층간 반데르발스 상호작용이 매우 약하여 2차원 물질을 만든다. 입체재료는 다양한 방법으로 층을 극복한다. 2차원 나노시트는 그들 사이의 약한 상호작용력으로 인해 상응하는 벌크 물질로부터 박리함으로써 얻어진다. 현 단계에서 고용량 비용량과 안정적인 순환을 갖는 합금을 음극으로 사용하는 기술은 병목 현상에 도달했습니다. 그래핀과 흑린의 액상 박리가 연구되었다. 포스포렌은 고용량이지만 공기 중에서 매우 쉽게 산화된다. 산소와 물을 두려워합니다.
발명 특허 CN201710588276은 2차원 비스무텐 및 리튬 이온 배터리의 제조 방법을 제공합니다. 스트리핑 용매에 비스무트 분말을 첨가하고 일정시간 동안 초음파 진동시켜 혼합용매를 얻고, 혼합용매 내 박리되지 않은 비스무트 분말을 원심분리로 제거하여 상등액을 얻었으며, 2차원 비스무텐은 액상 박리. 제조 공정이 간단하고 제조된 2차원 비스무텐은 높은 부피 비용량과 사이클 안정성을 가졌습니다. 상기 목적을 달성하기 위한 제조 방법은 다음 단계를 포함한다:
(1) 박리 용매에 비스무트 분말을 넣고 일정 시간 동안 초음파 진동시킨다. 초음파 진동 과정에서 비스무트 분말은 박편 모양의 혼합 비스무텐을 얻기 위해 박리 용매의 작용으로 부분적으로 박편으로 박리됩니다. 용제;
(2) 박리되지 않은 비스무트 분말을 혼합용매에서 원심분리하여 시트상 비스무텐을 함유하는 상등액을 얻는 단계;
(3) 얻어진 상등액을 원심 진공 건조하여 시트상의 2차원 비스무텐을 얻는다.
일반적으로 말해서, 본 발명에 의해 고안된 상기 기술적 해결책을 통한 선행 기술과 비교하여, 본 발명에 의해 제공되는 2차원 비스무텐 및 리튬 이온 전지의 제조 방법은 주로 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다:
1. 박리용매에 비스무트 분말을 넣고 일정 시간 동안 초음파 진동시켜 혼합용매를 얻고, 원심분리하여 혼합용매에서 박리되지 않은 비스무트 분말을 제거하여 상등액을 얻고, 액상 박리에 의해 2차원 비스무텐을 제조하는 단계, 제조 공정이 간단하고 제조된 2차원 비스무텐은 높은 부피 비용량과 사이클 안정성을 가지고 있습니다.
2. 2차원 비스무텐을 전극물질로 사용한 리튬이온전지를 전류밀도 0.5C(1883mA/cm3, 190mA/g)로 정전류로 충방전한다. 150 사이클 후에도 여전히 초기 용량의 약 90%를 유지합니다. 좋은 사이클 특성;
3. 2차원 비스무텐의 두께는 3나노미터에서 5나노미터이다. 실험은 2차원 비스무텐의 체적 용량이 다른 전류 밀도에서 거의 분명한 감쇠가 없고 양호한 속도 성능을 가지고 있음을 입증했습니다.
