固相法合成摻雜型鋰鈦系離子篩及其吸附性能

孟祥坤,賀 帥,劉銀鳳,尹 民,鐘立梅,林潤(rùn)雄,董殿權(quán)

(青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東青島266042)

鋰作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可或缺的金屬元素，在航空燃料、醫(yī)療領(lǐng)域以及電池能源界等發(fā)揮著重要作用。尤其在電池能源領(lǐng)域，鋰作為電池正負(fù)極材料[1-4]，受到了廣泛的研究。因此，如何高效率、低成本地在自然界中提取鋰資源顯得尤為重要。鋰資源在自然界中主要以鋰礦石和鹽湖鹵水兩種形式存在[5-10]，由于液態(tài)提鋰技術(shù)的工藝成本遠(yuǎn)低于礦石提鋰，因此從高鋰鎂比的鹽湖中提鋰仍是國(guó)內(nèi)外科研人員的攻克對(duì)象。

鹽湖鹵水提鋰即液態(tài)提鋰技術(shù)，主要分為沉淀法、萃取法、膜分離法和吸附法等，其中吸附法提鋰技術(shù)是將制備出的含鋰復(fù)合氧化物進(jìn)行酸洗，將其中的鋰置換出來(lái)，得到離子篩吸附劑，再進(jìn)行一系列的吸脫附表征，該方法的技術(shù)關(guān)鍵是制備出綠色高效的吸附劑。目前，主要的吸附劑種類有鋰錳型吸附劑和鋰鈦型吸附劑。鋰錳型吸附劑由于其較高的吸附容量得到廣泛研究。XIAO等[11]用固相法及兩步煅燒的方法合成了Li4Mn5O12，然后用鹽酸溶液進(jìn)行酸改型得到Mn O2·4 H2O離子篩，并通過(guò)循環(huán)吸脫附測(cè)試了離子篩的選擇吸附性能及循環(huán)吸附性能。ZHANG等[12]用水熱法合成Li Mn2O4為離子篩前驅(qū)體，經(jīng)過(guò)酸改型得到Mn O2鋰離子篩吸附劑。周慧敏等[13]利用水熱合成技術(shù)，在錳系離子篩制備中摻雜少量的Cr以取代Mn3＋，提高了離子篩的吸附循環(huán)性能。但是，鋰錳型離子篩吸脫附過(guò)程中Mn3＋的歧化反應(yīng)以及Jahn-Teller效應(yīng)[14-16]，使得錳系離子篩出現(xiàn)溶損率高、吸附循環(huán)性差等的問(wèn)題，這是阻礙離子篩工業(yè)化的關(guān)鍵因素。……