बिस्मथ पाउडर की तैयारी विधि और अनुप्रयोग

बिस्मथ पाउडरअलौह धातुओं का एक पाउडर है, और इसका स्वरूप हल्का भूरा होता है। इसके उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है और इसका उपयोग मुख्य रूप से बिस्मथ उत्पाद, बिस्मथ मिश्र धातु और बिस्मथ यौगिक तैयार करने के लिए किया जाता है। चीन के बिस्मथ संसाधन दुनिया में पहले स्थान पर हैं, और चीन में 70 से अधिक बिस्मथ खदानें हैं, जो चीन को दुनिया का अग्रणी बिस्मथ नेता बनाती है। एक सुरक्षित "हरित धातु" के रूप में, बिस्मथ का उपयोग वर्तमान में न केवल फार्मास्युटिकल उद्योग में किया जाता है, बल्कि अर्धचालक, सुपरकंडक्टर, ज्वाला मंदक, रंगद्रव्य, सौंदर्य प्रसाधन और अन्य क्षेत्रों में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उम्मीद है कि यह सीसा, सुरमा, कैडमियम और पारा जैसे विषैले तत्वों को प्रतिस्थापित कर देगा। इसके अलावा, बिस्मथ सबसे मजबूत प्रतिचुंबकत्व वाली धातु है। चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, प्रतिरोधकता बढ़ जाती है और तापीय चालकता कम हो जाती है। थर्मोइलेक्ट्रिसिटी और सुपरकंडक्टिविटी में भी इसकी अच्छी अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।

की पारंपरिक उत्पादन विधियाँबिस्मथ पाउडरजल धुंध विधि, गैस परमाणुकरण विधि और बॉल मिलिंग विधि शामिल करें; जब जल धुंध विधि को परमाणुकृत किया जाता है और पानी में सुखाया जाता है, तो बिस्मथ पाउडर के बड़े सतह क्षेत्र के कारण बिस्मथ आसानी से ऑक्सीकरण हो जाता है; सामान्य परिस्थितियों में, बिस्मथ और ऑक्सीजन के बीच संपर्क से बड़ी मात्रा में ऑक्सीकरण होना भी आसान होता है; दोनों तरीकों से कई अशुद्धियाँ, बिस्मथ पाउडर का अनियमित आकार और असमान कण वितरण होता है। बॉल मिलिंग विधि इस प्रकार है: कृत्रिम रूप से बिस्मथ सिल्लियों को स्टेनलेस स्टील से ¢10 मिमी के बिस्मथ दानों पर हथौड़ा मारें, या बिस्मथ को पानी से बुझाएं। फिर बिस्मथ कण निर्वात वातावरण में प्रवेश करते हैं, और सिरेमिक रबर से सुसज्जित बॉल मिल चूर्णित हो जाती है। यद्यपि यह विधि कम ऑक्सीकरण और कम अशुद्धियों के साथ निर्वात में गेंद को पीसती है, यह श्रम-गहन, समय लेने वाली, उपज में कम, लागत में अधिक है, और कण 120 जाल जितने मोटे होते हैं। उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करें। आविष्कार पेटेंट CN201010147094.7 अल्ट्राफाइन बिस्मथ पाउडर की एक उत्पादन विधि प्रदान करता है, जो गीली रासायनिक प्रक्रिया द्वारा निर्मित होती है, जिसमें बड़ी उत्पादन क्षमता, पूरी उत्पादन प्रक्रिया और ऑक्सीजन के बीच कम संपर्क समय, कम ऑक्सीकरण दर, कम अशुद्धियाँ और ऑक्सीजन सामग्री होती है। बिस्मथ पाउडर 0<0.6 है, समान कण वितरण; कण आकार -300 जाल।

वर्तमान आविष्कार की तकनीकी योजना इस प्रकार है:

1) बिस्मथ क्लोराइड घोल तैयार करें: 1.35-1.4 ग्राम/सेमी3 के घनत्व वाला बिस्मथ क्लोराइड स्टॉक घोल प्राप्त करें, 4%-6% हाइड्रोक्लोरिक एसिड युक्त अम्लीकृत शुद्ध जलीय घोल डालें; अम्लीकृत शुद्ध जलीय घोल और बिस्मथ क्लोराइड स्टॉक घोल का आयतन अनुपात 1:1 -2 है;

2) संश्लेषण: तैयार बिस्मथ क्लोराइड घोल में जिंक सिल्लियां मिलाएं जिनकी सतह को साफ किया गया है; विस्थापन प्रतिक्रिया प्रारंभ करें; प्रतिक्रिया के अंतिम बिंदु का निरीक्षण करें, प्रतिक्रिया के अंतिम बिंदु तक पहुंचने पर, अघुलनशील जस्ता सिल्लियों को बाहर निकालें और 2-4 घंटे के लिए अवक्षेपित करें; वर्णित प्रतिक्रिया अंत बिंदु के अवलोकन और निर्णय का आधार है: प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले समाधान में उभरने वाला बुलबुला है;

3) का पृथक्करणबिस्मथ पाउडर: चरण 2 में अवक्षेप के सतह पर तैरनेवाला निकालें) और पारंपरिक तरीकों से जस्ता पुनः प्राप्त करें; बचे हुए अवक्षेपित बिस्मथ पाउडर को 4%-6% हाइड्रोक्लोरिक एसिड युक्त अम्लीय शुद्ध जलीय घोल से 5-8 बार हिलाया और धोया जाता है, और फिर तटस्थता तक बिस्मथ पाउडर को पानी से धोया जाता है; एक अपकेंद्रित्र के साथ बिस्मथ पाउडर को जल्दी से सुखाने के बाद, तुरंत बिस्मथ पाउडर को पूर्ण इथेनॉल के साथ भिगोएँ, और फिर इसे सुखाएँ;

4) सुखाना: -300 मेश का तैयार बिस्मथ पाउडर प्राप्त करने के लिए सुखाने के लिए चरण 3 में उपचारित बिस्मथ पाउडर को 60±1°C के तापमान पर एक वैक्यूम ड्रायर में भेजें।

उपरोक्त प्रक्रिया द्वारा उत्पादित बिस्मथ पाउडर के अनुसार, इसका लाभ यह है कि प्राप्त उत्पाद की शुद्धता 99% तक होती है; कण का आकार अति सूक्ष्म है, -300 जाल तक, और वर्तमान आविष्कार द्वारा तैयार बिस्मथ पाउडर की रासायनिक संरचना को मापा जाता है: Bi>99, Fe<0.1, O<0.5, BiO<0.1, Cr<0.01, Cu< 0.01, Si<0.02, अन्य अशुद्धियाँ<0.18; साथ ही, जिंक पिंड प्रतिस्थापन प्रक्रिया के कारण, रासायनिक प्रतिक्रिया में केवल जिंक विघटन और बिस्मथ वर्षा शामिल होती है, जिससे बड़ी मात्रा में रासायनिक गैस के नुकसान से बचा जा सकता है, पर्यावरण के प्रदूषण और मानव शरीर को होने वाले नुकसान को कम किया जा सकता है। पिछली कला की तुलना में, वर्तमान आविष्कार की पूरी प्रक्रिया केवल अपकेंद्रित्र सुखाने में थोड़े समय के लिए हवा के संपर्क में है, और अन्य प्रक्रियाओं में प्रतिक्रिया तरल या पूर्ण इथेनॉल, या वैक्यूम और ऑक्सीजन अलगाव होता है, इसलिए ऑक्सीकरण दर कम होती है .

आवेदन [2]

मौजूदा प्रौद्योगिकियां विभिन्न आकृतियों, बिस्मथ नैनोवायर, बिस्मथ नैनोट्यूब आदि के साथ निम्न-आयामी नैनो-बिस्मथ सामग्री तैयार कर सकती हैं, लेकिन बिस्मथ दो-आयामी अल्ट्रा-पतली सामग्री बिस्मथीन के लिए कोई संबंधित तैयारी तकनीक नहीं है। इसका एक कारण यह हो सकता है कि बिस्मथ अग्रदूतों या हाइड्रोथर्मल संश्लेषण स्थितियों को नियंत्रित करना मुश्किल है। कई हेक्सागोनल सामग्री एक मैक्रोस्कोपिक क्रिस्टल संरचना बनाने के लिए खड़ी दो-आयामी सामग्रियों से बनी होती हैं, और दो-आयामी सामग्रियों के विमान में रासायनिक बंधन बहुत मजबूत होते हैं, और परतों के बीच वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन बहुत कमजोर होता है, जो दो बनाता है- आयामी सामग्री विभिन्न तरीकों से परत पर काबू पाती है। उनके बीच कमजोर अंतःक्रिया बल के कारण उनके संबंधित थोक सामग्रियों से एक्सफोलिएट करके द्वि-आयामी नैनोशीट प्राप्त की जाती हैं। इस स्तर पर, उच्च मात्रा विशिष्ट क्षमता और स्थिर परिसंचरण के साथ मिश्र धातुओं को नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग करने की तकनीक अड़चन तक पहुंच गई है। ग्राफीन और काले फास्फोरस के तरल चरण एक्सफोलिएशन का अध्ययन किया गया है। हालाँकि फ़ॉस्फ़ोरीन की क्षमता उच्च होती है, फ़ॉस्फ़ोरीन हवा में ऑक्सीकरण करना बहुत आसान होता है। ऑक्सीजन और पानी से डर लगता है.

आविष्कार पेटेंट CN201710588276 द्वि-आयामी बिस्मथीन और लिथियम-आयन बैटरी की तैयारी विधि प्रदान करता है। बिस्मथ पाउडर को स्ट्रिपिंग सॉल्वेंट में मिलाया जाता है और मिश्रित विलायक प्राप्त करने के लिए पूर्व निर्धारित समय के लिए अल्ट्रासोनिक रूप से कंपन किया जाता है, और मिश्रित विलायक में अनस्ट्रिप्ड बिस्मथ पाउडर को सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा हटा दिया जाता है ताकि सतह पर तैरनेवाला प्राप्त हो सके, और द्वि-आयामी बिस्मथीन तैयार किया जा सके। तरल चरण छूटना. तैयारी प्रक्रिया सरल थी, और तैयार द्वि-आयामी बिस्मथीन में उच्च मात्रा विशिष्ट क्षमता और चक्र स्थिरता थी। उपरोक्त उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए, तैयारी विधि में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

(1) छीलने वाले विलायक में बिस्मथ पाउडर मिलाएं और पूर्व निर्धारित समय के लिए अल्ट्रासोनिक रूप से कंपन करें। अल्ट्रासोनिक कंपन प्रक्रिया के दौरान, बिस्मथ पाउडर को आंशिक रूप से छीलने वाले विलायक की कार्रवाई के तहत गुच्छे में छील दिया जाता है, ताकि परतदार आकार के साथ मिश्रित बिस्मथीन प्राप्त किया जा सके। विलायक;

(2) सतह पर तैरनेवाला प्राप्त करने के लिए मिश्रित विलायक में बिना छीले हुए बिस्मथ पाउडर को हटाने के लिए सेंट्रीफ्यूजिंग करना, जो शीट जैसी बिस्मथीन को बरकरार रखता है;

(3) शीट जैसी द्वि-आयामी बिस्मथीन प्राप्त करने के लिए प्राप्त सतह पर तैरनेवाला को केन्द्रापसारक वैक्यूम सुखाने के अधीन किया जाता है।

सामान्यतया, वर्तमान आविष्कार द्वारा कल्पना किए गए उपरोक्त तकनीकी समाधानों के माध्यम से पूर्व कला की तुलना में, वर्तमान आविष्कार द्वारा प्रदान की गई दो-आयामी बिस्मथीन और लिथियम आयन बैटरी की तैयारी विधि में मुख्य रूप से निम्नलिखित लाभकारी प्रभाव हैं:

1. स्ट्रिपिंग सॉल्वेंट में बिस्मथ पाउडर मिलाना और एक मिश्रित विलायक प्राप्त करने के लिए पूर्व निर्धारित समय के लिए अल्ट्रासोनिक रूप से कंपन करना, एक सतह पर तैरनेवाला प्राप्त करने के लिए मिश्रित विलायक में बिना छीले हुए बिस्मथ पाउडर को हटाने के लिए सेंट्रीफ्यूज करना, और तरल चरण स्ट्रिपिंग द्वारा द्वि-आयामी बिस्मथीन तैयार करना, तैयारी प्रक्रिया सरल है, और तैयार द्वि-आयामी बिस्मथीन में उच्च मात्रा विशिष्ट क्षमता और चक्र स्थिरता है;

2. इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में द्वि-आयामी बिस्मथीन का उपयोग करने वाली लिथियम-आयन बैटरी को 0.5C (1883mA/cm3, 190mA/g) के वर्तमान घनत्व पर स्थिर धारा में चार्ज और डिस्चार्ज किया जाता है। 150 चक्रों के बाद, यह अभी भी अपनी प्रारंभिक क्षमता का लगभग 90% बरकरार रखता है। अच्छी चक्र विशेषताएँ;

3. द्वि-आयामी बिस्मथीन की मोटाई 3 नैनोमीटर से 5 नैनोमीटर होती है। प्रयोगों ने साबित कर दिया है कि द्वि-आयामी बिस्मथीन की मात्रा क्षमता में विभिन्न वर्तमान घनत्वों के तहत लगभग कोई स्पष्ट क्षीणन नहीं है, और इसका दर प्रदर्शन अच्छा है।