Висмут ұнтағын дайындау және жағу әдісі

Висмут ұнтағытүсті металдардың ұнтағы болып табылады, ал сыртқы түрі ашық сұр түсті. Оның қолдану аясы кең және негізінен висмут өнімдерін, висмут қорытпаларын және висмут қосылыстарын дайындау үшін қолданылады. Қытайдың висмут ресурстары әлемде бірінші орында, Қытайда 70-тен астам висмут кеніші бар, бұл Қытайды әлемдегі жетекші висмут көшбасшысы етеді. Қауіпсіз «жасыл металл» ретінде висмут қазіргі уақытта тек фармацевтика өнеркәсібінде ғана емес, сонымен қатар жартылай өткізгіштерде, асқын өткізгіштерде, жалынға қарсы заттарда, пигменттерде, косметикада және басқа салаларда кеңінен қолданылады. Ол қорғасын, сурьма, кадмий және сынап сияқты улы элементтерді алмастырады деп күтілуде. Сонымен қатар, висмут - ең күшті диамагнетизмге ие металл. Магнит өрісінің әсерінен меншікті кедергі артады, ал жылу өткізгіштік төмендейді. Ол сондай-ақ термоэлектрлік және асқын өткізгіштікте қолданудың жақсы перспективаларына ие.

Дәстүрлі өндіріс әдістерівисмут ұнтағысу тұман әдісін, газды тозаңдату әдісін және шарикті фрезерлеу әдісін қамтиды; су тұманының әдісін атомизациялау және суда кептіру кезінде висмут ұнтағының бетінің үлкен ауданына байланысты висмут оңай тотығады; Қалыпты жағдайда висмут пен оттегі арасындағы байланыс, сондай-ақ тотығудың үлкен мөлшерін тудыруы оңай; екі әдіс көптеген қоспаларды, висмут ұнтағының дұрыс емес пішінін және бөлшектердің біркелкі таралуын тудырады. Шарлы фрезерлеу әдісі: висмут құймаларын тот баспайтын болаттан ¤10мм висмут түйіршіктеріне дейін жасанды балғамен соғу немесе висмутты сумен сөндіру. Содан кейін висмут бөлшектері вакуумдық ортаға түседі, ал керамикалық резеңкемен қапталған шарикті диірмен ұнтақталады. Бұл әдіс вакуумде шарлы фрезермен, тотығуы аз және қоспалары аз болғанымен, ол еңбекті көп қажет етеді, көп уақытты қажет етеді, өнімділігі төмен, құны жоғары, бөлшектері 120 тор тәрізді дөрекі. өнім сапасына әсер етеді. CN201010147094.7 өнертабыс патенті дымқыл химиялық процесс арқылы өндірілетін, үлкен өндірістік қуаттылықпен, бүкіл өндіріс процесі мен оттегі арасындағы қысқа жанасу уақытымен, тотығу жылдамдығы төмен, қоспалар аз және құрамындағы оттегі бар ультра жұқа висмут ұнтағын өндіру әдісін қамтамасыз етеді. висмут ұнтағы 0< 0,6, бөлшектердің біркелкі таралуы; бөлшектердің мөлшері -300 тор.

Осы өнертабыстың техникалық схемасы келесідей:

1) Висмут хлоридінің ерітіндісін дайындаңыз: тығыздығы 1,35-1,4 г/см3 висмут хлоридінің қор ерітіндісін алыңыз, құрамында 4%-6% тұз қышқылы бар қышқылдандырылған таза сулы ерітінді қосыңыз; қышқылдандырылған таза сулы ерітінді мен висмут хлориді ерітіндісінің көлемдік қатынасы 1:1 -2;

2) Синтез: дайындалған висмут хлоридінің ерітіндісіне беті тазартылған мырыш құймаларын қосу; орын ауыстыру реакциясын бастау; реакцияның соңғы нүктесін байқау, реакцияның соңғы нүктесіне жеткенде, ерімеген мырыш құймаларын алып, 2-4 сағат тұнбаға түсіру; Сипатталған реакцияның соңғы нүктесін бақылау және бағалау негізі: реакцияға қатысатын ерітіндіде көпіршік пайда болады;

3) бөлувисмут ұнтағы: 2-қадамдағы тұнбаның үстіңгі қабатын экстракциялау және мырышты кәдімгі әдістермен қалпына келтіру; қалған тұндырылған висмут ұнтағын араластырады және құрамында 4%-6% тұз қышқылы бар қышқылдандырылған таза сулы ерітіндімен 5-8 рет жуады, содан кейін таза түрде жуады Висмут ұнтағын бейтараптылыққа дейін сумен шаю; висмут ұнтағын центрифугамен тез кептіргеннен кейін, висмут ұнтағын абсолютті этанолмен дереу жібітіңіз, содан кейін оны кептіріңіз;

4) Кептіру: -300 тордың дайын висмут ұнтағын алу үшін 3) қадамда өңделген висмут ұнтағын кептіру үшін 60±1°C температурада вакуумды кептіргішке жіберіңіз.

Жоғарыда аталған процесте өндірілген висмут ұнтағы бойынша оның артықшылығы - алынған өнімнің тазалығы 99% дейін жоғары; бөлшектердің өлшемі өте ұсақ, -300 торға дейін және осы өнертабыспен дайындалған висмут ұнтағының химиялық құрамы өлшенеді: Bi>99, Fe< 0,1, O<0,5, BiO<0,1, Cr<0,01, Cu< 0,01, Si<0,02, басқа қоспалар<0,18; сонымен бірге мырыш құймасын ауыстыру процесіне байланысты химиялық реакция тек мырыштың еруі мен висмуттың тұндырылуын қамтиды, көп мөлшердегі химиялық заттарды болдырмайды Газдың кемшіліктері, қоршаған ортаның ластануын және адам ағзасына зиянын азайтады. Техниканың алдыңғы деңгейімен салыстырғанда, осы өнертабыстың бүкіл процесі центрифугалық кептіру кезінде ауамен қысқа ғана байланыста болады, ал басқа процестерде реакция сұйықтығы немесе абсолютті этанол немесе вакуум және оттегі оқшаулануы бар, сондықтан тотығу жылдамдығы төмен. .

қолданба [2]

Қолданыстағы технологиялар әртүрлі пішіндері бар төмен өлшемді нано-висмут материалдарын, висмут наноөткізгіштерін, висмут нанотүтіктерін және т.б. дайындай алады, бірақ висмуттың екі өлшемді ультра жұқа материалы висмутенге қатысты дайындау технологиясы жоқ. Мұның бір бөлігі висмут прекурсорлары немесе гидротермиялық синтез жағдайларын бақылау қиын болуы мүмкін. Көптеген алтыбұрышты материалдар макроскопиялық кристалдық құрылымды қалыптастыру үшін қабаттасатын екі өлшемді материалдардан тұрады және екі өлшемді материалдардың жазықтығындағы химиялық байланыстар өте күшті және қабаттар арасындағы ван-дер-Ваальс әрекеттесуі өте әлсіз, бұл екі-өлшемді материалдардан тұрады. өлшемді материалдар қабаттарды әртүрлі әдістермен жеңеді. Екі өлшемді нанопарақтар олардың арасындағы әлсіз әсерлесу күшіне байланысты олардың сәйкес көлемді материалдарынан қабыршақтану арқылы алынады. Бұл кезеңде теріс электродтар ретінде жоғары көлемдік меншікті сыйымдылығы және тұрақты циркуляциясы бар қорытпаларды пайдалану технологиясы тар жолға жетті. Графен мен қара фосфордың сұйық фазалық қабыршақтануы зерттелді. Фосфордың сыйымдылығы жоғары болғанымен, фосфор ауада өте оңай тотығады. Оттегі мен судан қорқады.

Өнертабыс патенті CN201710588276 екі өлшемді висмутен мен литий-ионды батареяны дайындау әдісін қамтамасыз етеді. Висмут ұнтағы аршу еріткішіне қосылады және аралас еріткішті алу үшін алдын ала белгіленген уақыт ішінде ультрадыбыстық дірілдетеді, ал аралас еріткіштегі аршылған висмут ұнтағы центрифугалау арқылы жойылады. сұйық фазадағы қабыршақтану. Дайындау процесі қарапайым болды және дайындалған екі өлшемді висмутен жоғары көлемдік меншікті сыйымдылыққа және цикл тұрақтылығына ие болды. Жоғарыда аталған мақсатқа жету үшін дайындық әдісі келесі қадамдарды қамтиды:

(1) Пиллинг еріткішіне висмут ұнтағын қосып, алдын ала белгіленген уақыт ішінде ультрадыбыстық дірілдетіңіз. Ультрадыбыстық діріл процесі кезінде висмут ұнтағы қабыршақты пішіні аралас висмутен алу үшін пиллинг еріткішінің әсерінен үлпектерге жартылай аршылады. еріткіш;

(2) парақ тәріздес висмутенді сақтайтын үстіңгі затты алу үшін аралас еріткіштегі тазартылмаған висмут ұнтағын алу үшін центрифугалау;

(3) Алынған үстіңгі зат парақ тәрізді екі өлшемді висмутенді алу үшін центрифугалық вакуумда кептіруге ұшырайды.

Жалпы алғанда, осы өнертабыс ойлап тапқан жоғарыда аталған техникалық шешімдер арқылы техниканың алдыңғы деңгейімен салыстырғанда, екі өлшемді висмутенді және осы өнертабыспен қамтамасыз етілген литий-ионды батареяны дайындау әдісі негізінен келесі пайдалы әсерлерге ие:

1. аршу еріткішіне висмут ұнтағын қосу және аралас еріткіш алу үшін алдын ала белгіленген уақыт ішінде ультрадыбыстық дірілдеу, супернатантты алу үшін аралас еріткіште тазартылмаған висмут ұнтағын алу үшін центрифугалау және сұйық фазаны аршу арқылы екі өлшемді висмутенді дайындау, дайындау процесі қарапайым, ал дайындалған екі өлшемді висмутен жоғары көлемдік меншікті сыйымдылыққа және цикл тұрақтылығына ие;

2. Электрод материалы ретінде екі өлшемді висмутенді пайдаланатын литий-ионды батарея ток тығыздығы 0,5С (1883мА/см3, 190мА/г) кезінде тұрақты токпен зарядталады және разрядталады. 150 циклден кейін ол бастапқы сыйымдылығының шамамен 90% сақтайды. Жақсы цикл сипаттамалары;

3. Екі өлшемді висмутеннің қалыңдығы 3 нанометрден 5 нанометрге дейін. Тәжірибелер екі өлшемді висмутеннің көлемдік сыйымдылығы әртүрлі ток тығыздықтарында айқын әлсіремейтінін және жақсы жылдамдық көрсеткіштеріне ие екенін дәлелдеді.