一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法，包括以下步骤：S1、将高分子聚合物加入到有机良溶剂中，加热，超声震荡同时机械搅拌至无沉淀，得粘稠溶液A；S2、将钛盐、致孔剂加入粘稠溶液A中，继续超声震荡同时机械搅拌，得粘稠的混合液B；S3、将粘稠的混合液B滴入S1步骤中高分子聚合物的不良溶剂中，形成聚合物复合颗粒，浸渍一定时间后去除不良溶剂，得到颗粒状材料C；S4、将颗粒状材料C浸渍在弱碱性溶液中，转移入反应釜，进行水热反应，然后用水洗涤，获得颗粒状提锂材料。本发明专利技术无需使用锂源和高温焙烧，成本低，吸附容量大，可有效解决现有成本高、工艺复杂造粒困难等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法


[0001]本专利技术属于吸附剂
，具体涉及一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法。

技术介绍

[0002]锂作为能源关键元素，已发展成为一种战略性原材料，在国民经济和国防建设中具有重要的战略地位，被誉为“21世纪新能源”。锂及其化合物以其优异的性能而广泛应用于化工、核能、玻璃、医药、冶金、电池等领域。盐湖卤水中锂资源储量丰富，且成本低于矿石锂的开采，随着南美洲巨大盐湖卤水锂资源的勘探开发，盐湖提锂逐渐成为发展趋势。我国是锂资源大国，储量位居世界前列。其中，青海和西藏的盐湖锂资源储量占总储量85％以上。从盐湖卤水提锂工艺简单、能耗低、成本低，因此原卤水提锂已成为全球主流技术和发展趋势。
[0003]钛系锂离子筛制备简单、选择性高、吸附容量大且溶损率低，被认为是一种优于锰系锂离子筛的吸附剂。常见的钛氧化物锂离子筛制备分两步完成，首先，以钛盐和锂盐作为原料，通过高温固相、水热/溶剂热、溶胶凝胶等化学物理手段合成离子筛前驱体；然后，脱Li
+
后得到锂离子筛吸附材料，通常所用的洗脱液为无机酸，洗脱前后前驱体和离子筛的晶型和形貌基本保持不变。如张理元等(材料导报,2019,33,12)以硫酸钛、乙酸锂为主要原料，以氨水为沉淀剂，采用沉淀、胶溶、煅烧等程序制备了偏钛酸型锂离子筛前驱体，再用盐酸脱Li
+
后制备了H2TiO3锂离子筛；王妮(新型钛基锂离子筛的制备及其性能研究，河北工业大学，2016)以Li2CO3和TiO2为原料，采用高温固相法合成了Li2TiO3锂离子筛前驱体。实验结果表明，当Li2CO3/TiO2摩尔比为1.05，升温速率为4℃/min，温度控制在850℃焙烧5h后，即可制得纯度较高的单斜晶系Li2TiO3；杨宇彬等(球型正钛酸锂吸附剂的合成及性能研究，成都理工大学，2018)以H2TiO3和LiOH为原料，确定Li/Ti摩尔比为0.83，充分研磨混匀后放入马弗炉内煅烧2h，再升温至700℃保温8h，制得了正钛酸型锂离子筛前驱体。但是以上方法需要使用锂离子源作为离子印迹，同时还需要进行高位焙烧，导致成产成本高，工艺复杂。
[0004]偏钛酸目前是钛系锂离子筛性能最优的材料，同时偏钛酸是水解法制备二氧化钛的重要中间体，现有技术中有通过硫酸钛水解制备偏钛酸粉体，但其采用高浓度的钛液为原料，产品形核速率快，颗粒小、造粒困难，造成后续工业化应用难。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法，可有效解决现有成本高、工艺复杂造粒困难等问题。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]本专利技术提供了一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将高分子聚合物加入到有机良溶剂中，加热，超声震荡同时机械搅拌至无沉
淀，得粘稠溶液A；
[0009]S2、将钛盐、致孔剂加入粘稠溶液A中，继续超声震荡同时机械搅拌，得粘稠的混合液B；
[0010]S3、将粘稠的混合液B滴入S1步骤中高分子聚合物的不良溶剂中，浸渍一定时间后去除不良溶剂，得到颗粒状材料C；
[0011]S4、将颗粒状材料C浸渍在弱碱性溶液中，转移入反应釜，进行水热反应，然后用水洗涤，获得颗粒状提锂材料。
[0012]优选地，S1步骤中，所述高分子聚合物为聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、聚氨酯(PU)中的至少一种；
[0013]所述有机良溶剂为二氯甲烷、丙酮、异丙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)中的至少一种。
[0014]优选地，S1步骤中，所述高分子聚合物和所述有机良溶剂的质量比为1:2
‑
1:20。
[0015]优选地，S2步骤中，所述钛盐为钛酸四丁酯、硫酸钛、硫酸亚钛、硫酸氧钛中的至少一种；
[0016]所述致孔剂为氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、硝酸钾、硫酸钠、葡萄糖中至少一种。
[0017]优选地，S2步骤中，所述钛盐与所述致孔剂的质量比是5:1
‑
19:1，所述钛盐与所述致孔剂的总质量占所述粘稠溶液A中高分子聚合物质量的0.5
‑
4倍。
[0018]优选地，S3步骤中，所述不良溶剂为水、甲醇、乙醇、包含水10wt％以上的有机混合溶剂中的一种或两种以上，其中有机混合溶剂为水和任意有机溶剂的混合物，有机溶剂与水混溶，水的质量含量在10wt％以上。
[0019]优选地，S3步骤中，粘稠的混合液B与不良溶剂的质量比1:1
‑
1:5；浸渍时间为2
‑
24h。
[0020]优选地，S4步骤中，所述弱碱性溶液的浓度为0.01
‑
1mol/L，所述弱碱性溶液含有尿素、氢氧化钠、氨水、碳酸铵、氢氧化钾中的至少一种。
[0021]优选地，S4步骤中，颗粒状材料C与弱碱性溶液的质量比1:10
‑
1:100。
[0022]优选地，S4步骤中，水热反应温度为100
‑
180℃，反应时间为1
‑
48h。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024](1)将钛源和有机聚合物、制孔剂混合，通过湿法相分离造粒后，原位水热法水解，得到偏钛酸沉淀在颗粒多孔结构内，无需使用锂源和高温焙烧，成本低，吸附容量大；
[0025](2)本专利技术通过聚合物在不良溶剂凝固法加水热处理，直接获得提锂颗粒，无需引发剂等制备多孔树脂，方法简单。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0027]实施例1
[0028](1)将20g PVDF加入到200g DMF中，加热，超声震荡同时机械搅拌至无沉淀，得粘稠溶液A；
[0029](2)将硫酸氧钛粉末18g、致孔剂碳酸钾2g加入步骤(1)所得粘稠溶液A中，继续超声震荡同时机械搅拌，得粘稠的混合液B；
[0030](3)将步骤(2)所得粘稠的混合液B滴入步骤(1)中高分子聚合物的不良溶剂，即去离子水中，形成聚合物复合颗粒，浸渍2h后去除不良溶剂，得到颗粒状材料C；其中粘稠的混合液B与去离子水的质量比为1:5。
[0031](4)将步骤(3)所得颗粒状材料C浸渍在0.1mol/L氢氧化钾溶液中，然后转移入反应釜通过水热150度反应24小时后用水洗涤，获得颗粒状提锂材料；其中颗粒状材料C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将高分子聚合物加入到有机良溶剂中，加热，超声震荡同时机械搅拌至无沉淀，得粘稠溶液A；S2、将钛盐、致孔剂加入粘稠溶液A中，继续超声震荡同时机械搅拌，得粘稠的混合液B；S3、将粘稠的混合液B滴入S1步骤中所述高分子聚合物的不良溶剂中，形成聚合物复合颗粒，浸渍一定时间后去除不良溶剂，得到颗粒状材料C；S4、将颗粒状材料C浸渍在弱碱性溶液中，转移入反应釜，进行水热反应，然后用水洗涤，获得颗粒状提锂材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述高分子聚合物为聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯中的至少一种；所述有机良溶剂为二氯甲烷、丙酮、异丙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
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甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述高分子聚合物和所述有机良溶剂的质量比为1:2
‑
1:20。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2步骤中，所述钛盐为钛酸四丁酯、硫酸钛、硫酸亚钛、硫酸氧钛中的至少一种；所述致孔剂为氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、硝酸钾、...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡建国，石洪雁，
申请(专利权)人：江苏海普功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：