三维有序大孔锰氧“锂离子筛”的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三维有序大孔（３ＤＯＭ）锰氧“锂离子筛”的制备方法。该方法通过合成聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯胶体晶体模板、用锂盐和锰盐的前驱物溶液填充胶体晶体模板、经两段恒温焙烧制得３ＤＯＭ锂锰氧化物，再用酸或过二硫酸盐对３ＤＯＭ锂锰氧化物进行酸浸脱锂，得到３ＤＯＭ锰氧“锂离子筛”。本发明专利技术具有如下的有益效果，一是锰氧“锂离子筛”为低密度的物质，为小块状材料，不需要加粘结剂，吸附量高；二是采用过二硫酸铵作为脱锂剂，减少了锰离子的溶损，提高了吸附性能；三是锰氧“锂离子筛”呈三维有序大孔骨架结构，显著改进了离子筛内部的传质驱动力和微孔吸附位的内外表面积，是一种兼具大孔和微孔的双孔道材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种离子筛吸附剂的制备方法，特别是一种锂离子筛吸附剂的制备方法。
技术介绍
锂是自然界中最轻的银白色金属，被广泛用于玻璃、陶瓷、润滑剂、制冷剂、冶金和制药等行业，特别是在化学电源、合金材料和核聚变发电研究方面的进展尤为引人注意，被公认为“推动世界进步的能源金属”，有“21世纪新能源”之称。然而世界上陆地锂资源总量(主要为矿石锂资源和盐湖锂资源)约为1700万吨(折金属锂)，远不能满足锂的远景市场需要，相比之下海水中锂资源非常巨大，约为2600亿吨，每升海水中含锂0.17毫克。因此，探讨从低浓度的海水、盐湖卤水中提取锂是当前化学、化工和材料学科等领域的重要研究课题。从低浓度的海水、盐湖卤水中提取锂主要采用吸附法，使用的锂离子筛为粉状材料，需要加入粘结剂做成颗粒状，因此吸附量低，提锂效果不是很好。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高吸附量的锰氧“锂离子筛”。本专利技术的目的是通过如下方式实现的一种1)、甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯溶液，加入引发剂，进行乳液聚合反应，生成聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯乳液，用离心沉降法制备出规则有序的高分子胶体晶体模板；2)、用锂盐和锰盐，按Li/Mn摩尔比0.5-1.2和柠檬酸一起配成前驱物溶液，填充胶体晶体模板，干燥后得胶体晶体模板复合物；3)、对胶体晶体模板复合物进行2次焙烧，升温速率1-10℃/分，第1次在280-320℃恒温焙烧1-4小时，第2次在500-700℃恒温焙烧2-5小时，得3DOM锂锰氧化物；4)、用酸或过二硫酸盐对3DOM锂锰氧化物进行酸浸脱锂，得三维有序大孔锰氧“锂离子筛”。引发剂为过硫酸盐。过硫酸盐为过二硫酸钾和过二硫酸钠。锂盐为锂的氯化物或硝酸盐或醋酸盐。锰盐为锰的氯化物或硝酸盐或醋酸盐。脱锂剂为盐酸或过二硫酸铵。本专利技术具有如下的有益效果，一是锰氧“锂离子筛”为低密度的物质，为小块状材料，不需要加粘结剂，吸附量高，最高吸附量达到50mg/g；二是采用过二硫酸铵做为脱锂剂，减少了锰离子的溶损，溶损率最低为4％，提高了吸附性能；三是锰氧“锂离子筛”呈三维有序大孔骨架结构，改进了离子筛内部的传质驱动力和微孔吸附位的内外表面积，显著提高了锰氧“锂离子筛”的吸附性能，是一种兼具大孔和微孔的双孔道材料。附图说明图1是本专利技术的制备工艺流程图；图2是本专利技术实施例1所得3DOM锂锰氧化物的SEM照片；图3是本专利技术实施例1所得3DOM锂锰氧化物的XRD图谱；图4是本专利技术实施例1所得锰氧“锂离子筛”的SEM照片；图5是本专利技术实施例2所得3DOM锂锰氧化物的SEM照片；图6是本专利技术实施例2所得3DOM锂锰氧化物的XRD图谱；图7是本专利技术实施例2所得锰氧“锂离子筛”的SEM照片；具体实施方式实施例1如图1、图2、图3、图4所示，用甲基丙烯酸甲酯和去离子水按1∶10的比例加入三口瓶中，通入氮气保护，在70℃温度和搅拌速度下加入过二硫酸钾引发剂进行原位聚合；用离心沉降法实现微球定向有序排列，得胶体晶体模板；准确称取分析纯的氯化锂(LiCl·H2O)0.6041g、氯化锰(MnCl2·4H2O)3.9541g和柠檬酸(C6H8O7·H2O)4.2027g物质，用蒸馏水溶解，用浓氨水调节溶液的pH值，配成20ml的前驱物溶液；将胶体晶体模板浸入前驱物溶液中约3分钟，待溶液充分渗进微球间隙、模板完全润湿后，抽滤除去多余的溶液，干燥后得到胶体晶体模板复合物；对胶体晶体模板复合物进行两段恒温焙烧、升温速率2℃/分，第1次在300℃恒温焙烧3小时，第2次在600℃恒温焙烧3小时，分别去除有机模板和促进晶相生成；获得3DOM(three-dimensionally orderedmacropores)锂锰氧化物；对该3DOM锂锰氧化物经SEM和XRD测试确证为三维有序大孔尖晶石型LiMn2O4，将该锂锰氧化物用过二硫酸铵溶液脱锂处理，制得三维有序大孔锰氧“锂离子筛”。实施例2如图1、图5、图6、图7所示，用苯乙烯和去离子水按1∶10的比例加入三口瓶中，通入氮气保护，在70℃温度和搅拌速度下加入过二硫酸钾引发剂进行原位聚合；用离心沉降法实现微球定向有序排列，得胶体晶体模板；准确称取分析纯的硝酸锂(LiNO3)0.9193g、50％的硝酸锰溶液7.1578g和柠檬酸(C6H8O7·H2O)4.2027g物质，用蒸馏水溶解，用浓氨水调节溶液的pH值，配成20ml的前驱物溶液；将胶体晶体模板浸入前驱物溶液中约3分钟，待溶液充分渗进微球间隙、模板完全润湿后，抽滤除去多余的溶液，干燥后得到胶体晶体模板复合物；对胶体晶体模板复合物进行两段恒温焙烧、升温速率2℃/分，第1次在300℃恒温焙烧3小时，第2次在600℃恒温焙烧3小时，分别去除有机模板和促进晶相生成；获得3DOM锂锰氧化物；对该3DOM锂锰氧化物经SEM和XRD测试确证为三维有序大孔尖晶石型Li4Mn5O12，将该锂锰氧化物用过二硫酸铵溶液脱锂处理，制得三维有序大孔锰氧“锂离子筛”。权利要求1.一种，其特征在于1)、甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯溶液，加入引发剂，进行乳液聚合反应，生成聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯乳液，用离心沉降法制备出规则有序的高分子胶体晶体模板；2)、用锂盐和锰盐，按Li/Mn摩尔比0.5-1.2和柠檬酸一起配成前驱物溶液，填充胶体晶体模板，干燥后得胶体晶体模板复合物；3)、对胶体晶体模板复合物进行2次焙烧，升温速率1-10℃/分，第1次在280-320℃恒温焙烧1-4小时，第2次在500-700℃恒温焙烧2-5小时，得3DOM锂锰氧化物；4)、用酸或过二硫酸盐对3DOM锂锰氧化物进行酸浸脱锂，得三维有序大孔锰氧“锂离子筛”。2.根据权利要求1所述的，其特征在于引发剂为过硫酸盐。3.根据权利要求2所述的，其特征在于过硫酸盐为过二硫酸钾和过二硫酸钠。4.根据权利要求1所述的，其特征在于锂盐为锂的氯化物或硝酸盐或醋酸盐。5.根据权利要求1所述的，其特征在于锰盐为锰的氯化物或硝酸盐或醋酸盐。6.根据权利要求1所述的，其特征在于脱锂剂为盐酸或过二硫酸铵。全文摘要本专利技术公开了一种三维有序大孔(3DOM)锰氧“锂离子筛”的制备方法。该方法通过合成聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯胶体晶体模板、用锂盐和锰盐的前驱物溶液填充胶体晶体模板、经两段恒温焙烧制得3DOM锂锰氧化物，再用酸或过二硫酸盐对3DOM锂锰氧化物进行酸浸脱锂，得到3DOM锰氧“锂离子筛”。本专利技术具有如下的有益效果，一是锰氧“锂离子筛”为低密度的物质，为小块状材料，不需要加粘结剂，吸附量高；二是采用过二硫酸铵作为脱锂剂，减少了锰离子的溶损，提高了吸附性能；三是锰氧“锂离子筛”呈三维有序大孔骨架结构，显著改进了离子筛内部的传质驱动力和微孔吸附位的内外表面积，是一种兼具大孔和微孔的双孔道材料。文档编号C22B26/12GK101062473SQ20071003470公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月10日 优先权日2007年4月10日专利技术者杨立新, 宋春霞 申请人:湘潭大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维有序大孔锰氧“锂离子筛”的制备方法，其特征在于：１）、甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯溶液，加入引发剂，进行乳液聚合反应，生成聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯乳液，用离心沉降法制备出规则有序的高分子胶体晶体模板；２）、用锂盐和锰盐， 按Ｌｉ／Ｍｎ摩尔比０．５－１．２和柠檬酸一起配成前驱物溶液，填充胶体晶体模板，干燥后得胶体晶体模板复合物；３）、对胶体晶体模板复合物进行２次焙烧，升温速率１－１０℃／分，第１次在２８０－３２０℃恒温焙烧１－４小时，第２次在５００－７ ００℃恒温焙烧２－５小时，得３ＤＯＭ锂锰氧化物；４）、用酸或过二硫酸盐对３ＤＯＭ锂锰氧化物进行酸浸脱锂，得三维有序大孔锰氧“锂离子筛”。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立新，宋春霞，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]