ビスマス粉末非鉄金属の粉末で、外観は明るい灰色です。幅広い用途があり、主にビスマス製品、ビスマス合金、ビスマス化合物の製造に使用されます。中国のビスマス資源は世界第一位であり、中国には70以上のビスマス鉱山があり、中国は世界有数のビスマスリーダーとなっている。ビスマスは安全な「グリーンメタル」として、現在製薬業界だけでなく、半導体、超電導体、難燃剤、顔料、化粧品などの分野でも広く使用されています。鉛、アンチモン、カドミウム、水銀などの有毒元素の代替として期待されています。また、ビスマスは最も強い反磁性を持つ金属です。磁場の作用下では、抵抗率が増加し、熱伝導率が減少します。また、熱電や超伝導への応用も期待されています。
伝統的な製法で、
ビスマス粉末ウォーターミスト法、ガスアトマイズ法、ボールミル法など。ウォーターミスト法で霧化して水中で乾燥させる場合、ビスマス粉末の表面積が大きいため、ビスマスは容易に酸化されます。通常の状況下では、ビスマスと酸素との接触によっても多量の酸化が起こりやすくなります。どちらの方法も不純物が多く、ビスマス粉末の形状が不規則で、粒子分布が不均一になります。ボールミリング法は、ビスマスのインゴットをステンレス鋼で人工的にハンマーで10mm以下のビスマス粒子にするか、ビスマスを水で急冷します。次に、ビスマス粒子は真空環境に入り、セラミックゴムで裏打ちされたボールミルで粉砕されます。この方法は真空中でボールミル粉砕するため、酸化が少なく不純物が少ないですが、手間と時間がかかり、収率が低く、コストが高く、粒子は120メッシュと粗いです。製品の品質に影響を与えます。発明特許CN201010147094.7は、湿式化学プロセスによって製造される超微粒子ビスマス粉末の製造方法を提供しており、生産能力が高く、製造プロセス全体と酸素との接触時間が短く、酸化速度が低く、不純物が少なく、酸素含有量が低い。ビスマス粉末は0<0.6、均一な粒子分布です。粒子サイズ -300 メッシュ。
本発明の技術的スキームは次のとおりである。
1) 塩化ビスマス溶液を準備します。密度 1.35 ～ 1.4 g/cm3 の塩化ビスマス原液を取得し、4% ～ 6% の塩酸を含む酸性化した純粋な水溶液を加えます。酸性化された純粋な水溶液と塩化ビスマス原液の体積比は1:1〜2です。
２）合成：表面を洗浄した亜鉛インゴットを、調製した塩化ビスマス溶液に添加する。置換反応を開始します。反応の終点を観察し、反応の終点に達したら、未溶解の亜鉛インゴットを取り出し、２〜４時間沈殿させる。記載された反応終点の観察と判断の根拠は、次のとおりです。反応に関与する溶液中に発生する気泡があります。
3) 分離
ビスマス粉末：ステップ２）で沈殿の上澄みを抽出し、従来の方法により亜鉛を回収する。残りの沈殿したビスマス粉末を撹拌し、４％〜６％の塩酸を含む酸性化した純粋な水溶液で５〜８回洗浄し、次いで純粋な水溶液で洗浄する。ビスマス粉末を水で中性になるまでリンスする。ビスマス粉末を遠心分離機で素早く乾燥させた後、直ちに無水エタノールに浸して乾燥させる。
４）乾燥：ステップ３）で処理されたビスマス粉末を６０±１℃の温度の真空乾燥機に送って乾燥させ、−３００メッシュの完成ビスマス粉末を得る。
上記プロセスにより製造されたビスマス粉末によれば、その利点は、得られる生成物の純度が９９％と高いことである。粒子サイズは超微細で、最大-300メッシュであり、本発明によって調製されるビスマス粉末の化学組成は、Bi>99、Fe<0.1、O<0.5、BiO<0.1、Cr<0.01、Cu<0.1と測定される。 ０．０１、Ｓｉ＜０．０２、その他の不純物＜０．１８；同時に、亜鉛インゴットの交換プロセスにより、化学反応には亜鉛の溶解とビスマスの沈殿のみが含まれ、大量の化学ガスの欠点を回避し、環境汚染と人体への害を軽減します。従来技術と比較して、本発明のプロセス全体は、遠心乾燥において短時間空気と接触するだけであり、他のプロセスは反応液または無水エタノール、または真空および酸素隔離を有するため、酸化速度が低い。 。
アプリケーション[2]
既存の技術では、形状の異なる低次元ナノビスマス材料、ビスマスナノワイヤ、ビスマスナノチューブなどを作製することができるが、ビスマス二次元極薄材料ビスムテンについては関連する作製技術が存在しない。その理由の一部は、ビスマス前駆体または水熱合成条件の制御が難しいことである可能性があります。多くの六角形材料は、巨視的な結晶構造を形成するように積み重なった二次元材料で構成されており、二次元材料の面内の化学結合は非常に強く、層間のファンデルワールス相互作用は非常に弱いため、二次元材料になります。寸法材料はさまざまな方法で層を克服します。二次元ナノシートは、それらの間の弱い相互作用により、対応するバルク材料から剥離することによって得られます。現段階では、体積比容量が高く、安定した循環が可能な合金を負極として使用する技術がネックとなっている。グラフェンと黒リンの液相剥離が研究されています。ホスホレンは高い容量を持っていますが、空気中で非常に酸化しやすいのです。酸素と水が怖い。
発明特許CN201710588276は、二次元ビスムテンの調製方法とリチウムイオン電池を提供しています。ストリップ溶媒にビスマス粉末を加えて所定時間超音波振動させて混合溶媒を得た後、混合溶媒中の未ストリップのビスマス粉末を遠心分離により除去して上澄みを得て、二次元ビスムテンを調製した。液相剥離。製造プロセスは簡単で、製造された二次元ビスムテンは高い体積比容量とサイクル安定性を備えていました。上記の目的を達成するために、この製造方法は以下のステップを含む：
(1) 剥離溶剤にビスマス粉末を加え、所定時間超音波振動させます。超音波振動プロセス中、剥離溶剤の作用によりビスマス粉末の一部がフレーク状に剥離され、フレーク状の混合ビスムテンが得られる。溶媒;
（２）遠心分離して混合溶媒中の未剥離のビスマス粉末を除去し、シート状のビスムテンを保持する上清を得る。
（３）得られた上澄みを遠心真空乾燥してシート状の二次元ビスムテンを得る。
一般的に言えば、本発明によって考えられる上記の技術的解決策による従来技術と比較して、本発明によって提供される二次元ビスムテンの調製方法およびリチウムイオン電池は、主に以下の有利な効果を有する。
１．ストリッピング溶媒にビスマス粉末を添加し、所定時間超音波振動させて混合溶媒を取得し、混合溶媒中の未ストリッピングビスマス粉末を遠心分離により除去して上清を取得し、液相ストリッピングにより二次元ビスムテンを調製する工程、製造プロセスが簡単で、製造された二次元ビスムテンは高い体積比容量とサイクル安定性を備えています。
2. 電極材料として二次元ビスムテンを使用したリチウムイオン電池を、電流密度 0.5C (1883mA/cm3、190mA/g) の定電流で充放電します。 150 サイクル後も、初期容量の約 90% を維持しています。良好なサイクル特性。
3. 二次元ビスムテンの厚さは 3 ナノメートルから 5 ナノメートルです。実験により、二次元ビスムテンの体積容量は、異なる電流密度下でも明らかな減衰がほとんどなく、良好なレート性能を有することが証明されました。
