बिस्मथ पावडर तयार करण्याची पद्धत आणि वापर

बिस्मथ पावडरनॉन-फेरस धातूंची पावडर आहे आणि त्याचे स्वरूप हलके राखाडी आहे. याचे विस्तृत उपयोग आहेत आणि ते प्रामुख्याने बिस्मथ उत्पादने, बिस्मथ मिश्र धातु आणि बिस्मथ संयुगे तयार करण्यासाठी वापरले जातात. चीनची बिस्मथ संसाधने जगात प्रथम क्रमांकावर आहेत आणि चीनमध्ये 70 पेक्षा जास्त बिस्मथ खाणी आहेत, ज्यामुळे चीन जगातील आघाडीचा बिस्मथ नेता बनला आहे. सुरक्षित "ग्रीन मेटल" म्हणून, बिस्मथ सध्या फक्त फार्मास्युटिकल उद्योगातच वापरला जात नाही, तर सेमीकंडक्टर, सुपरकंडक्टर, ज्वालारोधक, रंगद्रव्ये, सौंदर्यप्रसाधने आणि इतर क्षेत्रातही त्याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. शिसे, अँटिमनी, कॅडमियम आणि पारा यांसारख्या विषारी घटकांची जागा घेणे अपेक्षित आहे. याव्यतिरिक्त, बिस्मथ हा सर्वात मजबूत डायमॅग्नेटिझम असलेला धातू आहे. चुंबकीय क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत, प्रतिरोधकता वाढते आणि थर्मल चालकता कमी होते. यात थर्मोइलेक्ट्रिकिटी आणि सुपरकंडक्टिव्हिटीमध्ये देखील चांगल्या अनुप्रयोगाची शक्यता आहे.

च्या पारंपारिक उत्पादन पद्धतीबिस्मथ पावडरवॉटर मिस्ट पद्धत, गॅस अॅटोमायझेशन पद्धत आणि बॉल मिलिंग पद्धत समाविष्ट करा; जेव्हा पाण्याच्या धुक्याच्या पद्धतीचे अणूकरण केले जाते आणि पाण्यात वाळवले जाते, तेव्हा बिस्मथ पावडरच्या पृष्ठभागाच्या मोठ्या क्षेत्रामुळे बिस्मथ सहजपणे ऑक्सिडाइझ होते; सामान्य परिस्थितीत, बिस्मथ आणि ऑक्सिजन यांच्यातील संपर्कामुळे मोठ्या प्रमाणात ऑक्सिडेशन देखील सोपे आहे; दोन्ही पद्धतींमुळे अनेक अशुद्धता, बिस्मथ पावडरचा अनियमित आकार आणि कणांचे असमान वितरण होते. बॉल मिलिंगची पद्धत अशी आहे: स्टेनलेस स्टील ते बिस्मथ 1¤10 मिमीच्या दाण्यांवर कृत्रिमरित्या बिस्मथ इनगॉट्सचा हातोडा किंवा पाण्याने बिस्मथ विझवा. मग बिस्मुथचे कण व्हॅक्यूम वातावरणात प्रवेश करतात आणि सिरेमिक रबराने लावलेल्या बॉल मिलला पल्व्हराइज केले जाते. ही पद्धत कमी ऑक्सिडेशन आणि कमी अशुद्धतेसह व्हॅक्यूममध्ये बॉल मिल्ड असली तरी, ती श्रम-केंद्रित, वेळ घेणारी, उत्पादनात कमी, खर्चात जास्त आणि कण 120 जाळीएवढे खडबडीत आहे. उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर परिणाम होतो. आविष्कार पेटंट CN201010147094.7 अल्ट्राफाइन बिस्मथ पावडरची उत्पादन पद्धत प्रदान करते, जी ओल्या रासायनिक प्रक्रियेद्वारे तयार केली जाते, मोठ्या उत्पादन क्षमतेसह, संपूर्ण उत्पादन प्रक्रिया आणि ऑक्सिजन यांच्यातील कमी संपर्क वेळ, कमी ऑक्सिडेशन दर, कमी अशुद्धता आणि ऑक्सिजन सामग्री बिस्मथ पावडर 0< 0.6 आहे, कणांचे एकसमान वितरण; कण आकार -300 जाळी.

सध्याच्या शोधाची तांत्रिक योजना खालीलप्रमाणे आहे:

1) बिस्मथ क्लोराईड द्रावण तयार करा: 1.35-1.4g/cm3 घनतेसह बिस्मथ क्लोराईड स्टॉक द्रावण मिळवा, 4%-6% हायड्रोक्लोरिक ऍसिड असलेले ऍसिडिफाइड शुद्ध जलीय द्रावण घाला; आम्लीकृत शुद्ध जलीय द्रावण आणि बिस्मथ क्लोराईड स्टॉक सोल्यूशनचे प्रमाण 1:1 -2 आहे;

2) संश्लेषण: तयार केलेल्या बिस्मथ क्लोराईड द्रावणात झिंक इंगॉट्स घाला ज्याची पृष्ठभाग साफ केली गेली आहे; विस्थापन प्रतिक्रिया सुरू करा; प्रतिक्रियेच्या शेवटच्या बिंदूचे निरीक्षण करा, प्रतिक्रियेच्या शेवटच्या बिंदूवर पोहोचल्यावर, विरघळलेले झिंक इंगॉट्स बाहेर काढा आणि 2-4 तासांसाठी अवक्षेपित करा; वर्णन केलेल्या प्रतिक्रियेच्या शेवटच्या बिंदूचे निरीक्षण आणि न्यायाचा आधार आहे: प्रतिक्रियेत भाग घेणार्‍या द्रावणात बुडबुडा निर्माण होतो;

3) वेगळे करणेबिस्मथ पावडर: चरण 2 मधील अवक्षेपणाचा सुपरनॅटंट काढा) आणि परंपरागत पद्धतींनी झिंक पुन्हा मिळवा; उर्वरित अवक्षेपित बिस्मथ पावडर 4%-6% हायड्रोक्लोरिक ऍसिड असलेल्या ऍसिडिफाइड शुद्ध जलीय द्रावणाने 5-8 वेळा ढवळून धुतले जाते, आणि नंतर शुद्ध धुऊन बिस्मथ पावडर तटस्थतेसाठी पाण्याने स्वच्छ धुवा; सेंट्रीफ्यूजने बिस्मथ पावडर त्वरीत कोरडे केल्यावर, ताबडतोब बिस्मथ पावडर परिपूर्ण इथेनॉलने भिजवा आणि नंतर वाळवा;

4) वाळवणे: चरण 3 मध्ये उपचार केलेली बिस्मथ पावडर) -300 जाळीची तयार बिस्मथ पावडर मिळविण्यासाठी 60±1°C तापमानावर व्हॅक्यूम ड्रायरकडे पाठवा.

वरील प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या बिस्मथ पावडरनुसार, त्याचा फायदा असा आहे की प्राप्त केलेल्या उत्पादनाची शुद्धता 99% इतकी जास्त आहे; कण आकार अल्ट्राफाइन आहे, -300 जाळी पर्यंत, आणि सध्याच्या शोधाद्वारे तयार केलेल्या बिस्मथ पावडरची रासायनिक रचना मोजली जाते: Bi>99, Fe< 0.1, O<0.5, BiO<0.1, Cr<0.01, Cu< 0.01, Si<0.02, इतर अशुद्धता<0.18; त्याच वेळी, झिंक इनगॉट रिप्लेसमेंट प्रक्रियेमुळे, रासायनिक अभिक्रियामध्ये फक्त जस्त विरघळणे आणि बिस्मथ पर्जन्य यांचा समावेश होतो, मोठ्या प्रमाणात रासायनिक टाळणे वायूचे तोटे, पर्यावरणाचे प्रदूषण आणि मानवी शरीराला होणारी हानी कमी करते. पूर्वीच्या कलेच्या तुलनेत, सध्याच्या शोधाची संपूर्ण प्रक्रिया केवळ सेंट्रीफ्यूज कोरडे असताना थोड्या काळासाठी हवेच्या संपर्कात असते आणि इतर प्रक्रियांमध्ये प्रतिक्रिया द्रव किंवा परिपूर्ण इथेनॉल किंवा व्हॅक्यूम आणि ऑक्सिजन अलगाव असतो, त्यामुळे ऑक्सिडेशन दर कमी असतो. .

अर्ज [२]

विद्यमान तंत्रज्ञान कमी-आयामी नॅनो-बिस्मथ मटेरियल वेगवेगळ्या आकारांसह, बिस्मथ नॅनोवायर्स, बिस्मथ नॅनोट्यूब इ. तयार करू शकते, परंतु बिस्मथ द्विमितीय अति-पातळ मटेरियल बिस्मुथेनसाठी कोणतेही संबंधित तंत्रज्ञान नाही. बिस्मथ पूर्ववर्ती किंवा हायड्रोथर्मल संश्लेषण परिस्थिती नियंत्रित करणे कठीण आहे हे कारण एक भाग असू शकते. पुष्कळ षटकोनी पदार्थ एक मॅक्रोस्कोपिक स्फटिक रचना तयार करण्यासाठी रचलेल्या द्विमितीय पदार्थांनी बनलेले असतात आणि द्विमितीय पदार्थांच्या समतलातील रासायनिक बंध खूप मजबूत असतात आणि थरांमधील व्हॅन डेर वॉल्सचा परस्परसंवाद खूपच कमकुवत असतो, ज्यामुळे दोन-आयामी बनतात. आयामी साहित्य विविध पद्धतींनी थरांवर मात करतात. द्विमितीय नॅनोशीट्स त्यांच्यातील कमकुवत परस्परसंवाद शक्तीमुळे त्यांच्या संबंधित बल्क सामग्रीमधून एक्सफोलिएट करून प्राप्त केली जातात. या टप्प्यावर, उच्च व्हॉल्यूम विशिष्ट क्षमता आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून स्थिर अभिसरण असलेल्या मिश्रधातूंचा वापर करण्याचे तंत्रज्ञान अडथळे गाठले आहे. ग्राफीन आणि ब्लॅक फॉस्फरसच्या लिक्विड फेज एक्सफोलिएशनचा अभ्यास करण्यात आला आहे. फॉस्फोरीनची क्षमता जास्त असली तरी फॉस्फोरीन हवेत ऑक्सिडायझ करणे खूप सोपे आहे. ऑक्सिजन आणि पाण्याची भीती वाटते.

आविष्कार पेटंट CN201710588276 द्विमितीय बिस्मुथिन आणि लिथियम-आयन बॅटरीची तयारी पद्धत प्रदान करते. स्ट्रिपिंग सॉल्व्हेंटमध्ये बिस्मुथ पावडर जोडली जाते आणि मिश्रित सॉल्व्हेंट मिळविण्यासाठी पूर्वनिश्चित वेळेसाठी अल्ट्रासोनिक रीतीने कंपन केले जाते, आणि मिश्र सॉल्व्हेंटमध्ये अनस्ट्रीप केलेले बिस्मथ पावडर सेंट्रीफ्यूगेशनद्वारे काढले जाते सुपरनॅटंट प्राप्त होते आणि द्विमितीय बिस्मथन तयार केले होते. लिक्विड फेज एक्सफोलिएशन. तयार करण्याची प्रक्रिया सोपी होती आणि तयार केलेल्या द्विमितीय बिस्मुथेनमध्ये उच्च आकारमानाची विशिष्ट क्षमता आणि सायकल स्थिरता होती. वरील ऑब्जेक्ट साध्य करण्यासाठी, तयारी पद्धतीमध्ये खालील चरणांचा समावेश आहे:

(1) सोलण्याच्या सॉल्व्हेंटमध्ये बिस्मथ पावडर घाला आणि पूर्वनिश्चित वेळेसाठी अल्ट्रासोनिक कंपन करा. अल्ट्रासोनिक कंपन प्रक्रियेदरम्यान, पिलिंग सॉल्व्हेंटच्या कृती अंतर्गत बिस्मुथ पावडर अंशतः सोलून फ्लेक्समध्ये सोलली जाते, ज्यामुळे फ्लॅकी आकारासह मिश्रित बिस्मुथेन मिळू शकते. दिवाळखोर

(२) एक सुपरनॅटंट मिळविण्यासाठी मिश्र सॉल्व्हेंटमध्ये अनस्ट्रिप केलेले बिस्मथ पावडर काढून टाकण्यासाठी सेंट्रीफ्यूजिंग, जे शीटसारखे बिस्मुथिन टिकवून ठेवते;

(३) शीटसारखे द्विमितीय बिस्मुथिन मिळविण्यासाठी प्राप्त केलेल्या सुपरनॅटंटला केंद्रापसारक व्हॅक्यूम कोरडे केले जाते.

सर्वसाधारणपणे, सध्याच्या शोधाद्वारे कल्पित वरील तांत्रिक उपायांद्वारे पूर्वीच्या कलाशी तुलना केल्यास, द्विमितीय बिस्मुथेनची तयारी पद्धत आणि सध्याच्या शोधाद्वारे प्रदान केलेल्या लिथियम आयन बॅटरीचे मुख्यतः खालील फायदेशीर परिणाम आहेत:

1. स्ट्रिपिंग सॉल्व्हेंटमध्ये बिस्मुथ पावडर जोडणे आणि मिश्रित सॉल्व्हेंट मिळविण्यासाठी पूर्वनिश्चित वेळेसाठी अल्ट्रासोनिक रीतीने कंपन करणे, सुपरनॅटंट मिळविण्यासाठी मिश्रित सॉल्व्हेंटमध्ये अनस्ट्रीप केलेले बिस्मथ पावडर काढून टाकण्यासाठी सेंट्रीफ्यूग करणे आणि द्रव स्ट्रीपिंग करून द्विमितीय बिस्मथीन तयार करणे. तयार करण्याची प्रक्रिया सोपी आहे आणि तयार केलेल्या द्विमितीय बिस्मुथेनमध्ये उच्च व्हॉल्यूम विशिष्ट क्षमता आणि सायकल स्थिरता आहे;

2. इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून द्विमितीय बिस्मुथिन वापरणारी लिथियम-आयन बॅटरी 0.5C (1883mA/cm3, 190mA/g) च्या वर्तमान घनतेवर स्थिर प्रवाहाने चार्ज आणि डिस्चार्ज केली जाते. 150 चक्रांनंतर, ते अजूनही त्याच्या सुरुवातीच्या क्षमतेच्या सुमारे 90% राखते. चांगले सायकल वैशिष्ट्ये;

3. द्विमितीय बिस्मुथीनची जाडी 3 नॅनोमीटर ते 5 नॅनोमीटर आहे. प्रयोगांनी हे सिद्ध केले आहे की द्विमितीय बिस्मुथिनच्या व्हॉल्यूम क्षमतेमध्ये भिन्न वर्तमान घनता अंतर्गत जवळजवळ कोणतीही स्पष्ट क्षीणन नसते आणि त्याची कार्यक्षमता चांगली असते.