一种双光电极光电催化废旧锂电池有价金属浸出的方法技术

本发明专利技术涉及一种双光电极光电催化废旧锂电池有价金属浸出的方法，该方法包括光电极材料制备石墨毡负载ZnIn2S4的光电极及负载ZnIn2S4/UIO

【技术实现步骤摘要】
一种双光电极光电催化废旧锂电池有价金属浸出的方法


[0001]本专利技术涉及一种废旧锂电池有价金属浸出的方法，具体涉及一种双光电极光电催化废旧锂电池有价金属浸出的方法。属于废旧锂电池回收


技术介绍

[0002]随着新能源产业的大力发展，锂离子电池的需求量呈现出爆发式增长的趋势，广泛应用于新能源汽车，各类电子设备等。另一方面，随着产品的更新换代以及电池寿命的衰减，也导致产生了大量废旧锂电池。如果不能及时回收处理这些废旧锂电池，不仅会有安全隐患和对环境造成严重污染，同时也会浪费大量的有价金属资源，不利于可持续发展。废旧锂电池中含有大量有价金属资源，如锂、镍、钴、锰等，如何做到高效并且环保的对其进行回收，是目前的热点研究之一。
[0003]目前，废旧锂电池在经过预处理操作后，其中的有价金属资源的回收工艺主要有火法冶金法、湿法冶金法、生物浸出法等。
[0004]专利CN107964593B公布了一种通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法，该方法包括将粉碎的锂渣与一定量金属氯化物均匀混合，然后将混合后的锂渣和金属氯化物在高温条件下焙烧，使锂渣中锂以氯化锂的形式转入气相移出体系，焙烧温度800℃～1200℃。该方法虽然操作简单，但能耗较高，在焙烧过程中可能会产生污染气体。
[0005]专利CN113909273B公布了一种废旧锂电池极片回收方法及应用，采用先热解处理废旧锂电池极片，去除废旧锂电池极片的部分杂质后，获得热解电极料，再将热解电极料同步进行超声和酸处理，即可完成集流体与电极材料的解离，同时将电极材料中的有价元素浸出至浸出液中，回收方法简单、效率高。但该工艺消耗了大量的酸性溶液，成本较高，有污染环境的风险，并且使用超声设备，增加了能耗。
[0006]专利申请CN107017444A公布了一种废旧磷酸铁锂电池中金属回收的方法，将废旧磷酸铁锂电池焙烧分选，得到含锂正极粉料，所述含锂粉料在铵盐和/或氨的混合溶液中强化浸出，在氧化性环境中将二价铁转换为三价铁，并形成沉淀，从而获得含锂溶液，过滤，用于高纯锂产品的制备。但是该方法需要使用大量的氧化剂，成本较高，并且有可能会产生废气或在浸出液中引入其他离子，产生二次污染。
[0007]专利申请CN114854989A公布了一种光催化强化废旧锂离子电池正极活性物质浸出的方法及应用，通过浸出剂和光催化剂对废旧锂离子电池正极活性物质进行浸出，所述浸出剂为有机酸或无机酸的水溶液。该方法解决了传统还原剂的添加导致成本升高，后续处理难度增加等问题，能耗低、光催化剂可循环使用、不产生二次污染，是一种高效、安全的环境友好型浸出方法。但是光催化剂会残留在浸出液中，还需要进一步分离，同时光生电子和空穴容易发生复合，导致反应效率低下。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种双光电极光电催化废
旧锂电池有价金属浸出的方法，该方法将光催化剂负载在石墨毡基底上，制备成光电极，采用双光电极光电催化的方法，在阳极和阴极同时浸出废旧锂电池中的有价金属资源。该方法操作简单反应温和，无需强酸、强碱、氧化剂或还原剂，成本低，有价金属的浸出率高，并且在浸出过程中不产生污染，是一种安全、环保的有价金属浸出方法。同时在外加电压的影响下，可以提高光催化效率，也可以省去催化剂与浸出液的分离步骤，避免了二次污染。此外，石墨毡作为一种多孔材料，具有良好的导电性，可以充分渗透溶液，增大反应的活性面积。
[0009]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]一种双光电极光电催化废旧锂电池有价金属浸出的方法，包括光电极材料制备石墨毡负载ZnIn2S4的光电极及负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极的制备和光电催化废旧锂电池有价金属浸出两个部分，
[0011]所述的光电极材料制备石墨毡负载ZnIn2S4的光电极及负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极的制备：
[0012]步骤一、石墨毡的预处理：
[0013]选用两块石墨毡作为光电极的基底材料，进行清洗后备用；
[0014]步骤二、石墨毡负载ZnIn2S4的光电极的制备：
[0015]配置七水合硫酸锌、四水合氯化铟和硫代乙酰胺的混合水溶液，获得前驱体溶液Ⅰ；将预处理后的一块石墨毡浸泡在前驱体溶液Ⅰ中25
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35min，随后进行水热反应，反应完成后冷却至室温用去离子水冲洗，最后真空干燥，获得石墨毡负载ZnIn2S4的光电极；
[0016]步骤三、石墨毡负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极的制备：
[0017]在所述的前驱体溶液Ⅰ中，加入一定量的UIO
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66粉末，超声混匀，获得前驱体溶液Ⅱ；将预处理后的另一块石墨毡浸泡在前驱体溶液Ⅱ中25
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35min，随后进行水热反应，反应完成后冷却至室温用去离子水冲洗，最后真空干燥，获得石墨毡负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极；
[0018]所述的光电催化废旧锂电池有价金属浸出：
[0019]构建带有阳极室和阴极室的光电催化H型反应池，所述的阳极室和阴极室之间竖向被质子交换膜隔开，阳极室内阳极电极为石墨毡负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极，在阳极室中加入废旧磷酸铁锂电池的正极活性物质粉末和硫酸钠溶液；阴极室内阴极电极为石墨毡负载ZnIn2S4的光电极，在阴极室中加入废旧锂电池正极活性物质粉末和硫酸钠溶液；打开光源同时照射阳极电极和阴极电极，同时打开直流电源施加电压，在阳极室和阴极室同时使有价金属浸出2
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8h，并分别收集浸出液。
[0020]进一步，所述步骤一中石墨毡的预处理具体为：将石墨毡浸泡于丙酮:乙醇:去离子水的体积比为0.5
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1:0.5
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1:1的混合溶液中，超声清洗10
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30min，重复3次后，去除表面杂质，然后在50
‑
80℃下烘干12
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36h备用。
[0021]进一步，所述石墨毡的尺寸为：(20
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30)mm
×
(30
‑
50)mm
×
(2
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5)mm。
[0022]进一步，所述前驱体溶液Ⅰ中七水合硫酸锌、四水合氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为1:2:4
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10，固液比为30mg/ml
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160mg/ml,均匀溶解于去离子水中。
[0023]进一步，所述步骤二和步骤三中的水热反应的温度为80
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160℃，反应时间为1
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16h；真空干燥的温度为50
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80℃，时间为12
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36h。
[0024]进一步，所述前驱体溶液Ⅱ中UIO
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双光电极光电催化废旧锂电池有价金属浸出的方法，其特征是：该方法包括光电极材料制备石墨毡负载ZnIn2S4的光电极及负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极的制备和光电催化废旧锂电池有价金属浸出两个部分，所述的光电极材料制备石墨毡负载ZnIn2S4的光电极及负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极的制备：步骤一、石墨毡的预处理：选用两块石墨毡作为光电极的基底材料，进行清洗后备用；步骤二、石墨毡负载ZnIn2S4的光电极的制备：配置七水合硫酸锌、四水合氯化铟和硫代乙酰胺的混合水溶液，获得前驱体溶液Ⅰ；将预处理后的一块石墨毡浸泡在前驱体溶液Ⅰ中25
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35min，随后进行水热反应，反应完成后冷却至室温用去离子水冲洗，最后真空干燥，获得石墨毡负载ZnIn2S4的光电极；步骤三、石墨毡负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极的制备：在所述的前驱体溶液Ⅰ中，加入一定量的UIO
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66粉末，超声混匀，获得前驱体溶液Ⅱ；将预处理后的另一块石墨毡浸泡在前驱体溶液Ⅱ中25
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35min，随后进行水热反应，反应完成后冷却至室温用去离子水冲洗，最后真空干燥，获得石墨毡负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极；所述的光电催化废旧锂电池有价金属浸出：构建带有阳极室和阴极室的光电催化H型反应池，所述的阳极室和阴极室之间竖向被质子交换膜隔开，阳极室内阳极电极为石墨毡负载ZnIn2S4/UIO
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66的复合光电极，在阳极室中加入废旧磷酸铁锂电池的正极活性物质粉末和硫酸钠溶液；阴极室内阴极电极为石墨毡负载ZnIn2S4的光电极，在阴极室中加入废旧锂电池正极活性物质粉末和硫酸钠溶液；打开光源同时照射阳极电极和阴极电极，同时打开直流电源施加电压，在阳极室和阴极室同时使有价金属浸出2
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8h，并分别收集浸出液。2.根据权利要求1所述的一种双光电极光电催化废旧锂电池有价金属浸出的方法，其特征是：所述步骤一中石墨毡的预处理具体为：将石墨毡浸泡于丙酮:乙醇:去离子水的体积比为0.5
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1:0.5
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1:1的混合溶液中，超声清洗10
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30min，重复3次后，去除表面杂质，然后在50
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【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：西安金藏膜环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：