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鉍粉屬有色金屬的粉末，性狀呈淺灰色。其用途十分廣泛，主要用于制取鉍制品、鉍合金和鉍的化合物。中國(guó)的鉍資源居世界首位，中國(guó)已有鉍礦70多處，使得中國(guó)成為世界鉍的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)國(guó)家。鉍作為可安全使用的“綠色金屬”，目前除用于醫(yī)藥行業(yè)外，也廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、阻燃劑、顏料、化妝品等領(lǐng)域，有望取代有毒鉛、銻、鎘汞等元素。另外，鉍是逆磁性最強(qiáng)的金屬，在磁場(chǎng)作用下電阻率增大而熱導(dǎo)率降低，在熱電和超導(dǎo)方面也有很好的應(yīng)用前景。
鉍粉傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法有水霧法，氣霧化法和球磨法；水霧法在水中霧化及烘干時(shí)，因鉍粉的表面積大易造成鉍氧化；同樣，氣霧化法在高溫下，鉍與氧接觸也易造成大量氧化；兩種方法均造成雜質(zhì)多，鉍粉末形狀不規(guī)則，顆粒分布不均勻。而球磨法是：人工用不銹鋼錘擊鉍錠至≤10mm的鉍粒，或者用水淬鉍。然后鉍粒進(jìn)入有真空環(huán)境，陶瓷橡膠為內(nèi)襯的球磨機(jī)粉碎，這種方法雖然在真空中球磨，氧化少，雜質(zhì)低，但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，產(chǎn)率低，成本高，顆粒粗達(dá)120目，影響產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)明專利CN201010147094.7提供了一種超細(xì)鉍粉的生產(chǎn)方法，采用濕法化學(xué)工藝生產(chǎn)，產(chǎn)能大，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程和氧接觸時(shí)間短，氧化率低，雜質(zhì)少，鉍粉含氧量0＜0.6，顆粒分布均勻；粒度-300目。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
1)配制氯化鉍溶液：取密度1.35-1.4g/cm3的氯化鉍原液，加入含鹽酸4％-6％的酸化純水溶液；酸化純水溶液與氯化鉍原液的體積比是1∶1-2；
2)合成：向已配制好的氯化鉍溶液中加入表面清洗干凈的鋅錠；開(kāi)始置換反應(yīng)；觀察反應(yīng)終點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)，取出未溶解的鋅錠，沉淀2-4小時(shí)；所述的反應(yīng)終點(diǎn)的觀察判斷依據(jù)是：參與反應(yīng)的溶液中有氣泡冒出；
3)分離鉍粉：將步驟2)沉淀物的上層清液抽出用常規(guī)方法回收鋅；余下的沉淀鉍粉用含鹽酸4％-6％的酸化純水溶液攪拌洗滌5-8遍，再用純水漂洗鉍粉至中性；用離心機(jī)迅速甩干鉍粉后，立即用無(wú)水乙醇對(duì)鉍粉進(jìn)行浸泡，再甩干；
4)干燥：將步驟3)處理過(guò)的鉍粉送溫度為60±1℃的真空干燥器中烘干，制得-300目的鉍粉成品。
根據(jù)以上工藝方法生產(chǎn)的鉍粉，其優(yōu)點(diǎn)是所獲產(chǎn)品純度高達(dá)99％；粒度超細(xì)小，可達(dá)-300目，實(shí)測(cè)本發(fā)明所制得的鉍粉的化學(xué)成分：Bi＞99，F(xiàn)e＜0.1，O＜0.5，BiO＜0.1，Cr＜0.01，Cu＜0.01，Si＜0.02，其它雜質(zhì)＜0.18；同時(shí)由于采用鋅錠置換工藝，化學(xué)反應(yīng)僅涉及鋅溶解和鉍析出，避免了大量生成化學(xué)氣體的弊端，減輕對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的危害。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的整個(gè)工序僅在離心機(jī)甩干中與空氣短時(shí)接觸，其它過(guò)程都有反應(yīng)液體或無(wú)水乙醇，或真空與氧氣隔離，故氧化率低。
已有技術(shù)可以制備出不同形貌的低維納米鉍材料、鉍納米線、鉍納米管等等，但是鉍的二維超薄材料鉍烯還沒(méi)有相關(guān)制備技術(shù)，部分原因可能是鉍前驅(qū)體或者水熱合成條件很難控制。很多六方晶系材料是由二維材料堆疊構(gòu)成宏觀的晶體結(jié)構(gòu)，而二維材料平面內(nèi)化學(xué)鍵非常強(qiáng)，層間范德瓦爾相互作用則非常弱，這使得二維材料可以通過(guò)各種方法克服層間弱的相互作用力，從其相應(yīng)塊材料剝離得到二維納 米片?，F(xiàn)階段高體積比容量、循環(huán)穩(wěn)定的合金作為負(fù)極的技術(shù)達(dá)到了瓶頸，液相剝離石墨烯、墨磷已有研究，磷烯盡管有較高的容量，但是磷烯在空氣中非常容易氧化，怕氧怕水。
發(fā)明專利CN201710588276提供了一種二維鉍烯的制備方法及鋰離子電池，將鉍粉加入剝離溶劑內(nèi)超聲振動(dòng)預(yù)定時(shí)間，以得到混合溶劑，離心去除所述混合溶劑中未剝離的鉍粉，以取得上清液，采用液相剝離的方法制備二維鉍烯，制備工藝簡(jiǎn)單，且制備的二維鉍烯具有較高的體積比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，該制備方法包括以下步驟：
(1)將鉍粉加入剝離溶劑內(nèi)超聲振動(dòng)預(yù)定時(shí)間，在超聲振動(dòng)過(guò)程中，所述鉍粉在所述剝離溶劑的作用下部分被剝離成片狀，以此得到帶片狀鉍烯的混合溶劑；
(2)離心去除所述混合溶劑中未剝離的鉍粉，以取得上清液，所述上清液中保留有 所述片狀鉍烯；
(3)將得到的所述上清液進(jìn)行離心真空干燥，以得到片狀的二維鉍烯。
總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的二維鉍烯的制備方法及鋰離子電池主要具有以下有益效果：
1.將鉍粉加入剝離溶劑內(nèi)超聲振動(dòng)預(yù)定時(shí)間，以得到混合溶劑，離心去除所述混 合溶劑中未剝離的鉍粉，以取得上清液，采用液相剝離的方法制備二維鉍烯，制備工藝簡(jiǎn) 單，且制備的二維鉍烯具有較高的體積比容量和循環(huán)穩(wěn)定性；
2.將二維鉍烯用作電極材料的鋰離子電池在0.5C(1883mA/cm3， 190mA/g)電流密 度下進(jìn)行恒電流充放電，循環(huán)150次后仍保持初始容量的 90％左右，具有較好的循環(huán)特性；
3.二維鉍烯的厚度為3納米～5納米，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，二維鉍烯在不同電流密度下的體積容量幾乎沒(méi)有明顯衰減，具有較好的倍率性能。
[1] CN201010147094.7 一種超細(xì)鉍粉的生產(chǎn)方法
[2] CN201710588276.X 一種二維鉍烯的制備方法及鋰離子電池