一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂及其制备方法，属于材料技术领域，本发明专利技术的晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂的Li

【技术实现步骤摘要】
一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂及其制备方法，属于材料


技术介绍

[0002]作为重要的能源金属，锂的开发和应用已引起人们的极大关注。相较于固体矿资源的贫乏，我国液态锂资源丰富，为液态锂资源大国。锂以离子的形式存在于地热水、盐湖卤水和海水等液体中，液态盐湖锂资源来源较为丰富，已成为目前的研究热点。
[0003]中国专利201811494510.3公开了一种多孔锰系锂离子筛吸附剂，采用微波水热反应法制备多孔锰系锂离子筛吸附剂，采用有机多元醇作为调控生长的结构调控剂和还原剂，制备的吸附剂对锂选择性高，吸附量大，但其在溶液中的脱锂与嵌锂过程，材料表面的+3价锰发生歧化反应，生成Mn
4+
和Mn
2+
，由于Mn
2+
溶于酸，因此锰系锂离子筛吸附剂在酸浸时存在溶损及溶损大，循环寿命偏低的问题。
[0004]中国专利202111431205.1公开了一种钛基锂离子交换剂及其制备方法，有效的解决了锰系锂离子筛吸附剂锰溶损大的问题，然而由于Li
+
易形成离子键，H
+
易形成共价键，在酸洗的过程中，造成Li
+
和H
+
的替换非原位形成。这也造成了酸洗前后结构不同，进而导致离子筛提锂效果不甚理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是，针对上述情况，本专利技术提供一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂，该吸附剂微观形貌为晶须状，该吸附剂的Li
+
饱和吸附量大于50mg/g，循环使用30次后饱和吸附量大于45mg/g。
[0006]同时，本专利技术提供一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂的制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂的制备方法，包括以下步骤：S01，室温下，将质量比为1：（0.2~0.5）：（0.5~2）：（15~30）的铝源、有机配体、酸源和去离子水依次加入反应釜中，30～50℃搅拌0.5～2h后，在180～220℃晶化反应3～8h，过滤，溶剂洗涤，140~160℃干燥10~24h后，得铝前驱体；S02，室温下，将锂源、镁源分别配制成0.1mol/L的水溶液，逐滴滴加到缓冲溶液中，超声搅拌0.5~1h后，加入S01制得的铝前驱体，继续超声搅拌1~2h后，加入柠檬酸，在超声搅拌状态下滴加碱溶液，调节溶液pH至中性，并于60~90℃恒温水浴搅拌2~5h后，140~160℃干燥10~24h，1200~1500℃焙烧10~24h后，得尖晶石型锂镁铝氧化物；缓冲溶液：柠檬酸：锂源：镁源：铝前驱体的质量比为（5~20）：（0.8~1）：（0.4~0.6）：（0.3~0.5）：1；
S03，室温下，将S02制得的尖晶石型锂镁铝氧化物和酸性溶液加入到反应釜中，酸性溶液：尖晶石型锂镁铝氧化物的质量比为（500~1000）：1，恒温振荡2~5h后，过滤，洗涤，80~120℃干燥10~24h后，1200~1500℃焙烧10~24h，得晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂。
[0008]S01中，铝源为硝酸铝或明矾；有机配体为均苯三甲酸甲酯或对苯二甲酸甲酯；酸源为硝酸或三氯乙酸；溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺或乙醇。
[0009]S02中，锂源为氢氧化锂或硝酸锂；镁源为硝酸镁或乙酸镁；缓冲溶液为NH3∙
H2O
‑
EDTA缓冲溶液或NH3‑
NH4Cl缓冲溶液；碱溶液为氨水或0.01mol/L的氢氧化钠溶液。
[0010]S03中，酸性溶液为0.1~0.5mol/L的盐酸或硝酸。
[0011]S01和S02中，搅拌的速率均是100~500rpm。
[0012]超声搅拌功率1000~1500W，温度40~60℃。
[0013]S03中，恒温振荡的温度为30~50℃；本专利技术的制备方法获得的晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂，吸附剂的Li
+
饱和吸附量大于50mg/g，循环使用30次后饱和吸附量大于45mg/g。
[0014]吸附剂的直径为0.5~1μm，吸附剂的形状为晶须状。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术制备盐湖提锂用吸附剂过程中，首先在有机配体的诱导作用下，制备了晶须状的铝前驱体，进一步合成了晶须状的尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛。晶须状的锂离子筛与其他形状离子筛相比，在Li
+
吸附和酸洗过程中，晶须状的锂离子筛内部可以更快达到浓度平衡，从而提高晶须锂离子筛的吸附和循环利用效率。
[0016]（2）本专利技术制备盐湖提锂用吸附剂过程中，将锂离子从尖晶石型锂镁铝氧化物中抽提出来，形成缺锂的空隙，由于这种空隙有接收锂离子而构成最适宜晶体结构的趋势，故这种吸附剂在同时有多种离子存在的情况下，对锂离子有筛选和记忆效应，对锂离子显示出特殊的吸附选择性。与钛基锂离子筛相比，由于尖晶石型镁铝氧化物结构稳定，与H
+
间不易产生相互作用力，在酸洗的过程中，H
+
不易掺杂进入尖晶石型镁铝氧化物的晶格中，因此尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛在酸洗过程中Li
+
和H
+
原位替换，从而具有较好的提锂效果。
[0017]（3）与锰、钛相比，由于Mg
2+
和Al
3+
核外电子比较稳定，价态不易发生改变，因此锂离子从尖晶石型锂镁铝氧化物中抽提出来后，不仅形成了物理意义上的锂空隙，而且还在二次焙烧过程中形成丰富的质子空穴，从而提高尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛的锂离子吸附量。此外与锰、钛相比，Mg和Al的原子半径更小，形成的镁铝尖晶石结构更加致密，可以有效避免锂离子热迁移进入镁铝尖晶石的晶格间隙导致镁铝尖晶石结构改变，从而进一步提高尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛的循环稳定性。
[0018]尖晶石型锂镁铝氧化物中Li
+
被抽提出来后，形成了锂离子空位以及与锂离子配位的氧，在二次焙烧过程中，由于Mg
2+
和Al
3+
较为稳定，不易发生价态改变，因此原本与锂离子形成配位的氧将形成质子空穴，质子空穴密度略小于锂离子物理空穴密度，尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛除了通过物理意义上的锂空隙进行锂离子吸附外，质子空穴还可通过电子吸附提高锂离子吸附量。
[0019]（4）本专利技术制备盐湖提锂用吸附剂过程中，通过两次高温焙烧，制备出尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛，尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛具有结构稳定、酸碱稳定性高等优势，在
盐湖提锂过程中可以有效避免锂离子筛的溶损和结构破坏，从而提高锂离子筛的循环利用性能。
[0020]（5）本专利技术制备的盐湖提锂用吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，室温下，将质量比为1：（0.2~0.5）：（0.5~2）：（15~30）的铝源、有机配体、酸源和去离子水依次加入反应釜中，30～50℃搅拌0.5～2h后，在180～220℃晶化反应3～8h，过滤，溶剂洗涤，140~160℃干燥10~24h后，得铝前驱体；S02，室温下，将锂源、镁源分别配制成0.1mol/L的水溶液，逐滴滴加到缓冲溶液中，超声搅拌0.5~1h后，加入S01制得的铝前驱体，继续超声搅拌1~2h后，加入柠檬酸，在超声搅拌状态下滴加碱溶液，调节溶液pH至中性，并于60~90℃恒温水浴搅拌2~5h后，140~160℃干燥10~24h，1200~1500℃焙烧10~24h后，得尖晶石型锂镁铝氧化物；缓冲溶液：柠檬酸：锂源：镁源：铝前驱体的质量比为（5~20）：（0.8~1）：（0.4~0.6）：（0.3~0.5）：1；S03，室温下，将S02制得的尖晶石型锂镁铝氧化物和酸性溶液加入到反应釜中，酸性溶液：尖晶石型锂镁铝氧化物的质量比为（500~1000）：1，恒温振荡2~5h后，过滤，洗涤，80~120℃干燥10~24h后，1200~1500℃焙烧10~24h，得晶须状尖晶石型镁铝氧化物锂离子筛盐湖提锂用吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S01中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王章忠，巴志新，鲍杰华，张泽武，李浩文，许可，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：