一种用于吸附锂离子的离子印迹材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于吸附锂离子的离子印迹材料及其制备方法，包括以下步骤：将氨基硅胶与氧化石墨烯进行接枝，获得氧化石墨烯硅胶；在氧化石墨烯硅胶上接枝氨基，然后进行双键修饰，获得双键氧化石墨烯硅胶；采用乙烯基磷酸在双键氧化石墨烯硅胶上修饰磷酸基，得磷酸基氧化石墨烯硅胶；将磷酸基氧化石墨烯硅胶置于锂离子溶液中接枝锂离子，得含有锂离子的氧化石墨烯硅胶；将含有锂离子的氧化石墨烯硅胶进行聚合反应，然后洗脱锂离子，制得锂离子印迹聚合物；将锂离子印迹聚合物制成纺丝，制得。通过该方法获得的离子印迹材料可有效解决现有的离子印迹材料存在的成本高以及吸附效果差的问题。果差的问题。果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附锂离子的离子印迹材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于盐湖卤水锂资源回收
，具体涉及一种用于吸附锂离子的离子印迹材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂是密度最小的金属，由于独特的物理和化学性质，它被用在众多领域，如航天、医药和锂电池等。因为便携式电子产品和新能源汽车快速发展，近几年锂资源价格和需求量急剧增长。但是根据USGS报道，全球62%的锂资源存在于盐湖卤水中。因此，从盐湖卤水中提取锂资源具有重要的经济意义和战略意义。锂资源分布在锂矿石和液相卤水中（盐湖、海水、地热水），虽然矿石提锂工艺开发程度深，开采时间久远，但矿石中锂的品位低，开采过程能耗大，没有卤水中锂资源开采环保。传统的盐湖卤水中锂资源回收方法主要有沉淀法、盐梯度太阳池法、离子交换膜法、膜分离梯度耦合法、吸附法和离子印迹技术等，它们都有各自的优缺点。其中，离子印迹技术是一种新兴的提取锂离子的方法，离子印迹技术是制备对目标离子具有专一选择性吸附材料的一种有效方法，因为通过这种方式所形成的吸附空位是与模板离子的电荷数、半径大小和空间结构高度匹配。通过离子印迹技术所制备的聚合物对目标离子显示出良好的选择性，并且表面印迹技术很大程度上解决了所制备材料对目标离子吸附速率缓慢等问题。然而，在当前用于盐湖提锂的离子印迹技术中，仍有2个问题阻碍着该技术的发展，一是目前用于提锂的离子印记技术大多选择价格昂贵的冠醚作为功能单体，功能单体成本高的问题；二是功能单体的水溶性差的问题，在离子印迹聚合物的制备中，首先是功能单体与模板离子通过配位形成复合物，在此过程中，希望有尽可能多的功能单体与模板离子进行配位，从而形成更多的印迹孔穴，但是在含有模板离子的水溶液中，功能单体（通常为有机分子）的水溶性往往较差，这也是为什么当前所制备的离子印迹聚合物对目标离子的吸附效果较差的主要原因之一。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种用于吸附锂离子的离子印迹材料及其制备方法，通过该方法获得的离子印迹材料可有效解决现有的离子印迹材料存在的成本高以及吸附效果差的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于吸附锂离子的离子印迹材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将氨基硅胶与氧化石墨烯进行接枝，获得氧化石墨烯硅胶；（2）在氧化石墨烯硅胶上接枝氨基，然后进行双键修饰，获得双键氧化石墨烯硅胶；（3）采用乙烯基磷酸在双键氧化石墨烯硅胶上修饰磷酸基，得磷酸基氧化石墨烯硅胶；（4）将磷酸基氧化石墨烯硅胶置于锂离子溶液中接枝锂离子，得含有锂离子的氧
化石墨烯硅胶；（5）将含有锂离子的氧化石墨烯硅胶进行聚合反应，然后洗脱锂离子，制得锂离子印迹聚合物；（6）将锂离子印迹聚合物制成纺丝，干燥，制得IIP@SG/GO离子印迹材料，将其标记为IIP@SG/GO。
[0005]进一步地，步骤（1）中氨基硅胶的制备方法如下：将层析硅胶与盐酸混合，在搅拌条件下回流4
‑
8h，抽滤并洗涤至中性，于80
‑
100℃条件下干燥至恒重，得活化硅胶；将活化硅胶分散于甲苯中，然后于搅拌条件下向其中依次加入硅烷偶联剂KH550/KH791的混合物和苯胺，其中KH550/KH791的混合物中两者的质量比为1:1，回流反应15
‑
25h，抽滤后于90
‑
100℃条件下干燥，制得；其中，活化硅胶、甲苯、硅烷偶联剂KH550/KH791和苯胺的质量体积比为（1
‑
2）g:（25
‑
35）ml:（1
‑
2）ml:（1
‑
2）ml。
[0006]进一步地，步骤（1）中采用如下方法制备氧化石墨烯硅胶： 将氧化石墨烯分散于N，N
‑
二甲基甲酰胺中，向其中加入N,N'
‑
二环己基碳酰亚胺搅拌至溶解，然后向其中加入氨基硅胶，于50
‑
70℃搅拌条件下反应20
‑
30h，抽滤后洗涤，于50
‑
70℃条件下干燥至恒重，制得；其中氧化石墨烯、N，N
‑
二甲基甲酰胺、N,N'
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二环己基碳酰亚胺和氨基硅胶的质量体积比为（0.05
‑
0.1）g:（25
‑
35）ml:（0.5
‑
1.5）g:（1
‑
3）g。
[0007]进一步地，步骤（2）中采用如下方法制备双键氧化石墨烯硅胶：将氧化石墨烯硅胶分散于甲苯中，于搅拌条件下依次向其中添加硅烷偶联剂KH791和苯胺，回流反应10
‑
25h，抽滤后于90
‑
100℃条件下干燥，制得氨基氧化石墨烯硅胶，其中，氧化石墨烯硅胶、甲苯、硅烷偶联剂KH791和苯胺的质量体积比为（1.5
‑
2.5）g:（25
‑
35）ml:（1
‑
3）ml:（1
‑
3）ml；将氨基氧化石墨烯硅胶加入马来酸酐的冰乙酸溶液中，于常温条件下搅拌反应15
‑
25h，抽滤后于55
‑
65℃条件下干燥至恒重，制得；其中，氨基氧化石墨烯硅胶与马来酸酐的冰乙酸溶液的质量体积比为（1
‑
3）g:（25
‑
35）ml。
[0008]进一步地，步骤（3）中采用如下方法制备磷酸基氧化石墨烯硅胶：将双键氧化石墨烯硅胶分散于无水乙醇中，在搅拌条件下向其中加入乙烯基磷酸，加热回流反应10
‑
15h，抽滤后于50
‑
70℃条件下干燥，制得，其中双键氧化石墨烯硅胶、无水乙醇和乙烯基磷酸的质量体积比为（1
‑
3）g:（25
‑
35）ml:（3
‑
5）ml。
[0009]进一步地，步骤（4）中采用如下方法接枝锂离子：将磷酸氧化石墨烯硅胶置于饱和锂离子溶液中静置12
‑
20h，抽滤后干燥，制得；其中，磷酸氧化石墨烯硅胶与锂离子溶液的质量体积比为（1
‑
3）g:（30
‑
50）ml。
[0010]进一步地，步骤（5）中的聚合反应过程如下：将含有锂离子的氧化石墨烯硅胶分散于乙腈中，依次向其中加入二甲基丙烯酸乙二醇酯和偶氮二异丁腈，然后于50
‑
70℃无氧条件下搅拌反应15
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30h，抽滤后干燥，再采用酸洗的方式洗脱锂离子，干燥制得；其中，含有锂离子的氧化石墨烯硅胶、乙腈、EGDMA和AIBN的质量体积比为（1
‑
3）g:（25
‑
35）ml:（1
‑
3）ml:（120
‑
180）mg。
[0011]进一步地，步骤（6）纺丝的制备过程如下：将锂离子印迹聚合物、N,N
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附锂离子的离子印迹材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氨基硅胶与氧化石墨烯进行接枝，获得氧化石墨烯硅胶；（2）在氧化石墨烯硅胶上接枝氨基，然后进行双键修饰，获得双键氧化石墨烯硅胶；（3）采用乙烯基磷酸在双键氧化石墨烯硅胶上修饰磷酸基，获得磷酸基氧化石墨烯硅胶；（4）将磷酸基氧化石墨烯硅胶置于锂离子溶液中接枝锂离子，得含有锂离子的氧化石墨烯硅胶；（5）将含有锂离子的氧化石墨烯硅胶进行聚合反应，然后洗脱锂离子，制得锂离子印迹聚合物；（6）将锂离子印迹聚合物制成纺丝，干燥，制得离子印迹材料。2.如权利要求1所述的用于吸附锂离子的离子印迹材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中氨基硅胶的制备方法如下：将层析硅胶与盐酸混合，在搅拌条件下回流4
‑
8h，抽滤并洗涤至中性，于80
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100℃条件下干燥至恒重，得活化硅胶；将活化硅胶分散于甲苯中，然后于搅拌条件下向其中依次加入硅烷偶联剂和苯胺，回流反应15
‑
25h，抽滤后于90
‑
100℃条件下干燥，制得；其中，活化硅胶、甲苯、硅烷偶联剂和苯胺的质量体积比为（1
‑
2）g:（25
‑
35）ml:（1
‑
2）ml:（1
‑
2）ml。3.如权利要求1所述的用于吸附锂离子的离子印迹材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中采用如下方法制备氧化石墨烯硅胶： 将氧化石墨烯分散于N，N
‑
二甲基甲酰胺中，向其中加入N,N'
‑
二环己基碳酰亚胺搅拌至溶解，然后向其中加入氨基硅胶，于50
‑
70℃搅拌条件下反应20
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30h，抽滤后洗涤，于50
‑
70℃条件下干燥至恒重，制得；其中氧化石墨烯、N，N
‑
二甲基甲酰胺、N,N'
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二环己基碳酰亚胺和氨基硅胶的质量体积比为（0.05
‑
0.1）g:（25
‑
35）ml:（0.5
‑
1.5）g:（1
‑
3）g。4.如权利要求1所述的用于吸附锂离子的离子印迹材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中采用如下方法制备双键氧化石墨烯硅胶：将氧化石墨烯硅胶分散于甲苯中，于搅拌条件下依次向其中添加硅烷偶联剂和苯胺，回流反应10
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25h，抽滤后于90
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100℃条件下干燥，制得氨基氧化石墨烯硅胶，其中，氧化石墨烯硅胶、甲苯、硅烷偶联剂和苯胺的质量体积比为（1.5
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2.5）g:（25
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35）ml:（1
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3）ml:（1
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3）ml；将氨基氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑绵平，丁涛，邢恩袁，郑越，
申请(专利权)人：北京地之光企业管理有限公司，
类型：发明
国别省市：