一种钛系锂离子筛及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种钛系锂离子筛及其制备方法与应用，化学组成为H2Al

【技术实现步骤摘要】
一种钛系锂离子筛及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种钛系锂离子筛及其制备方法与应用，特别是一种添加Al改性的钛系锂离子筛及其制备方法，属于新能源材料领域。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]锂作为一种重要的战略性物资，被广泛应用于核工程、电池、电子信息工程等领域。随着以锂电池支撑的电子产业的迅速发展，工业对锂的需求量越来越大。目前锂的生产方式主要有两种：一种是直接从矿石中提取锂，另外一种是从盐湖卤水中提出锂。目前从盐湖中提取锂已经成为生产锂的主要途径，从盐湖卤水中提取锂的关键技术是合成高效且易于吸附和脱附的吸附剂。吸附剂对锂离子具有特定吸附结构，将盐湖卤水中的锂离子吸附后，再使用其他溶剂将锂离子从吸附剂上脱附从而达到提取锂的目的。该方法工序较少，环保且提取效率高，成为了近些年的研究重点。目前研究较多的吸附剂为锰系锂离子筛和钛系离子筛。经过理论计算，锰系离子筛存在最大吸附量限制的同时在实验过程中发现吸附和脱附过程中锰溶解损失严重等问题；而钛系离子筛相比于锰系离子筛具有吸附量高、结构稳定且钛溶损率低等特点，具有广阔的市场前景。
[0004]锂离子筛的主要技术指标是吸附容量、吸附和脱附的速度、吸附和脱附过程中的溶解损失。中国专利CN108187606通过掺杂Zn
2+
、Al
3+
和Ag
+
>提高了钛系锂离子筛的吸附和脱附速度，并应用电化学方法强化吸附和脱附过程，提高了锂离子筛的吸附容量；为了克服吸附和脱附过程中的溶解损失，中国专利CN103991908公开了一种通过掺杂阳离子来提高锂离子筛的稳定性的技术；中国专利CN108126651公开了一种使用Al2O3水溶胶作为锂离子筛的粘合剂以维持锂离子筛的吸附容量以及吸附和脱附的速率。专利技术人研究发现，上述钛系锂离子筛的合成工艺复杂，且需要通过特定工艺提高吸附容量以及吸附和脱附速率。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种钛系锂离子筛及其制备方法与应用，本专利技术提供的钛系锂离子筛合成工艺简单，生产成本低廉。仅通过离子交换即可实现锂离子的吸附和脱附。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一方面，一种钛系锂离子筛，化学组成为H2Al
0.05
Ti
0.95
O3。
[0008]本专利技术提供的钛系锂离子筛对锂离子具有选择吸附性，相较于其他阳离子，锂离子具有较小的半径，可以穿过钛系锂离子筛的晶格被内部钛系锂离子筛吸附。其他阳离子只能吸附在离子筛的表面位置。
[0009]另一方面，一种钛系锂离子筛前驱体，化学组成为Li2Al
0.05
Ti
0.95
O3。
[0010]采用该前驱体仅采用离子交换法即可制备上述钛系锂离子筛。
[0011]第三方面，一种上述钛系锂离子筛前驱体的制备方法，利用LiOH、Al2O3以及锐钛矿型TiO2进行水热合成，将水热合成后获得的粉末进行煅烧，获得钛系锂离子筛前驱体。
[0012]本专利技术使用LiOH为锂源制备钛系锂离子筛前驱体，所制得的钛系锂离子筛前驱体晶型纯度更高，从而更有利于锂离子筛的吸附和脱附。本专利技术使用锐钛矿型TiO2为钛源制备钛系锂离子筛前驱体，锐钛矿中TiO6八面体结构对称性较差，晶格中含有较多的缺陷和错位，强化了钛系锂离子筛的电子
‑
空穴分离能力，提高了锂离子的脱附和吸附速率。本专利技术中使用水热合成法合成钛系锂离子筛前驱体，水热合成法使钛系锂离子筛晶粒发育完整，粒度小且分布均匀，不易发生颗粒团聚，得到的钛系锂离子筛晶相更纯净，对锂的吸附能力更高。
[0013]第四方面，一种钛系锂离子筛的制备方法，利用上述钛系锂离子筛前驱体在酸溶液中进行离子交换获得钛系锂离子筛。
[0014]第五方面，一种上述钛系锂离子筛在吸附锂离子中的应用。
[0015]第六方面，一种提取锂的方法，采用上述钛系锂离子筛对盐湖卤水进行吸附处理，再采用酸溶液对吸附后的钛系锂离子筛进行分散脫附处理。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017](1)本专利技术提供的钛系锂离子筛具有较高的吸附效率和吸附容量，从稀溶液中回收锂离子的效率高，对锂的吸附容量可达98.9mg/g。
[0018](2)本专利技术提供的钛系锂离子筛对锂离子具有很高的选择吸附性，特别适合在复杂体系中使用，对被吸附溶液具有较强的适应性。
[0019](3)本专利技术提供的钛系锂离子筛合成工艺简单，生产成本低廉，可大规模化制备，具有广阔的工业前景。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0021]图1为钛系锂离子筛前驱体Li2Al
0.05
Ti
0.95
O3的分子晶胞结构图，1为Ti，2为O，3为Li，4为Al；
[0022]图2为本专利技术实施例制备的钛系锂离子筛在等浓度的不同离子种类溶液中的吸附容量的柱状图；
[0023]图3为本专利技术实施例4高温固相法和水热合成法两种方法制备的锂离子筛在锂溶液中30℃下对锂的吸附效率对比图。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0026]鉴于现有钛系锂离子筛的合成工艺复杂，且需要通过特定工艺提高吸附容量以及吸附和脱附速率，本专利技术提出了一种钛系锂离子筛及其制备方法与应用。
[0027]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种钛系锂离子筛，化学组成为H2Al
0.05
Ti
0.95
O3。
[0028]经过实验表明，本专利技术提供的钛系锂离子筛对锂离子具有选择吸附性，且对锂离子的吸附选择性较高。
[0029]本专利技术的另一种实施方式，提供了一种钛系锂离子筛前驱体，化学组成为Li2Al
0.05
Ti
0.95
O3。
[0030]采用该前驱体仅采用离子交换法即可制备上述钛系锂离子筛。
[0031]本专利技术的第三种实施方式，提供了一种上述钛系锂离子筛前驱体的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛系锂离子筛，其特征是，化学组成为H2Al
0.05
Ti
0.95
O3。2.一种钛系锂离子筛前驱体，其特征是，化学组成为Li2Al
0.05
Ti
0.95
O3。3.一种权利要求2所述的钛系锂离子筛前驱体的制备方法，其特征是，利用LiOH、Al2O3以及锐钛矿型TiO2进行水热合成，将水热合成后获得的粉末进行煅烧，获得钛系锂离子筛前驱体。4.如权利要求3所述的钛系锂离子筛前驱体的制备方法，其特征是，LiOH、Al2O3和锐钛矿型TiO2的质量比为(19～21):1:(28～31)；或，水热合成的温度为145～155℃；或，煅烧的温度为690～710℃。5.一种钛系锂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娟，于洋，董卉，孙英文，董勇，马春元，任霄汉，许焕焕，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：