一种尖晶石型锂离子筛及其前躯体ＬｉＭｎ２Ｏ４的制备方法，将氢氧化锂和乙酸锰配成一定浓度的溶液，按锂锰摩尔比为０．５～０．７５∶１的比例迅速混合并强烈搅拌，将所得到的褐色胶状物置于烘箱中，烘干蒸发脱去水分，使锂离子吸附在沉淀的表面，干燥后研磨，再在空气气氛下将研磨后的样品于恒温焙烧，得到锂离子筛前躯体ＬｉＭｎ２Ｏ４。通过本发明专利技术方法制备离子筛前躯体可以使反应物质均匀混合，缩短了反应所需进行的扩散路径，极大地增加了反应物质间的接触面积，降低了合成温度，缩短了反应时间，反应过程中有机物分解挥发，得到的产物相纯度高。制备离子筛反应过程简单、对设备要求低、易于控制，适于大规模工业化生产，离子筛对锂离子的吸附容量大，展现了很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种尖晶石型锂离子筛吸附剂及其前躯体的制备方法，该离子筛吸附 剂适用于从稀锂溶液中选择性富集提取锂。
技术介绍
金属锂及其化合物应用很广，是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略资 源，也是与人们生活息息相关的新型绿色能源材料。锂在自然界中主要以锂辉石、锂云母等伟晶岩矿石和以锂离子形式存在于盐湖卤 水和海水中。从长远意义看，固体锂矿物资源越来越少，将不能满足日益增长的需求，因此 迫切需要开发盐湖卤水、海水和地热水等稀锂液态资源。从盐湖卤水提锂的方法较多，主要 有沉淀法、碳化法、溶剂萃取法、盐析法和吸附法等，其中以离子交换或吸附法最为绿色经 济。无机离子吸附剂的前躯体LiMn2O4具有价格低、对环境无污染、制备简单等特点， 因此有着很好的应用前景。锂离子筛对锂的吸附性能在很大程度上取决于晶体和微孔的结 构，尖晶石结构是氧化锰离子筛对锂具有选择性吸附的重要条件。所以，LiMn2O4的离子筛 效应与其合成方法和制备条件密切相关。目前，制备尖晶石型LiMn2O4的方法多种多样，但 主要可分为两大类固相合成法和软化学方法。固相法包括高温固相法、微波化学法和固 相配位反应法；软化学方法主要有溶胶-凝胶法、共沉淀法和水热合成法。固相合成法的粉体接触不是原子或分子级的接触，因此固相反应面临的重要问题 是粉体接触不均勻，反应不充分，使得制备的粉体粒径较大且分布不均勻，颗粒有团聚现 象，而且反应温度较高，反应耗时长。溶胶_凝胶法的凝胶干燥时收缩性大，粉体材料的烧 结性不好，而且由于使用了大量的有机溶剂，回收困难，成本较高，同时在烧结过程有机溶 剂分解造成环境污染，因而该法在工业上难以推广。与传统固相法相比，利用此方法可以使反应物质均勻混合，缩短了反应所需进行 的扩散路径，极大地增加了反应物质间的接触面积，降低了合成温度，缩短了反应时间，反 应过程中有机物分解挥发，得到的产物相纯度高，反应过程简单、对设备要求低、易于控制， 适于大规模工业化生产，展现了很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种尖晶石型锂离子筛及其前躯体LiMn2O4的制备方法。 该方法得到的产物相纯度高，降低了合成过程中的反应温度，得到的离子筛的吸附容量大， 溶损小。本专利技术的锂离子筛前躯体LiMn2O4的制备方法，可以使反应物质均勻混合，缩短了 反应所需进行的扩散路径，极大地增加了反应物质间的接触面积，降低了合成前躯体时的 焙烧温度，缩短了反应时间，反应过程中有机物分解挥发，得到的产物相纯度高。制备离子 筛反应过程简单、对设备要求低、易于控制，适于大规模工业化生产，离子筛对锂离子的吸附容量大，展现了很好的应用前景。本专利技术是制备一种尖晶石型锂锰氧化物锂吸附剂，其专利技术的技术方案包括以下步 骤以氢氧化锂和乙酸锰为原料，配成0. 5-3mol/L LiOH水溶液(记为I)， 0. 5-2. 5mol/L乙酸锰水溶液(记为II)，按锂锰摩尔比为0. 5 0. 75 1的比例，迅速将 两种溶液混合并强烈搅拌0. 5 4h，将所得到的褐色胶状物置于烘箱中，于100 150°C烘 干蒸发脱去水分，干燥，研磨，再将研磨后的样品在空气气氛下于400 800°C下恒温焙烧 8 15h ；冷却得到锂离子筛前躯体LiMn204。将前躯体LiMn2O4置于无机酸中酸洗脱，得到尖晶石型锂离子筛λ -Μη02。无机酸优选盐酸、硫酸或硝酸；浓度为0. 01 2mol/L。本专利技术较优的方案在于，按锂锰摩尔比为0. 5的比例迅速混合并强烈搅拌lh，将 所得到的褐色胶状物置于烘箱中150°C烘干蒸发脱去水分，使锂离子吸附在沉淀的表面，干 燥后在玛瑙研钵中研磨Ih后，再在空气气氛下将研磨后的样品于550°C下恒温焙烧10h，焙 烧结束后样品随炉冷却，得到锂离子筛前躯体LiMri204。专利技术的优点及积极效果在于(1)本专利技术采用的锂源为氢氧化锂、锰源为乙酸锰，不加其它配合剂，原料中不含 可能污染产品的Cl、S、N等阴离子；(2)本专利技术采用的方法实验条件、产物配比便于控制；可以使反应物质均勻混合， 缩短了反应所需进行的扩散路径，极大地增加了反应物质间的接触面积，降低了合成温度， 缩短了反应时间，且本专利技术的方法制备离子筛反应过程简单、对设备要求低、易于控制，适 于大规模工业化生产，离子筛对锂离子的吸附容量大，展现了很好的应用前景；(3)本专利技术反应过程中因为原料中的有机物能全部分解挥发，因此能得到纯度高 的锂离子筛前躯体材料尖晶石结构的LiMn2O4 ；(4)经过本专利技术方法成功得到了锂离子筛材料λ-MnO2，其可用于盐湖卤水提锂， 并具有循环稳定性好、吸附容量大的优点。(5)本专利技术方法制备出的离子筛吸附剂的主要优点是溶损率比其它方法得到的 该型离子筛的溶损率小，因此可提高了离子筛的循环寿命。附图说明图1是本专利技术实施例中，在150°C干燥研磨后样品的TG-DSC图。图2是本专利技术实施例中，离子筛前躯体LiMn2O4、离子筛λ-MnO2和离子筛吸附锂离 子后的样品(H) Mn2O4 ( λ -MnO2)的XRD图。图3是本专利技术的实施例中，(a)离子筛前躯体LiMn204、(b)离子筛λ -MnO2和(c) 离子筛吸附锂离子后的样品(H)Mn2O4的SEM图。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明，其目的仅在于更好的理解本专利技术的内 容，但本专利技术的保护范围不受所举之例的限制。以分析纯氢氧化锂和乙酸锰为原料，配成2mol/L LiOH水溶液，记为I，2mol/L乙4酸锰水溶液，记为II，按锂锰摩尔比为0. 5的比例，迅速将I加入II中混合并强烈搅拌lh， 将所得到的褐色胶状物置于烘箱中150°C烘干蒸发脱去水分，使锂离子吸附在沉淀的表面， 干燥后在玛瑙研钵中研磨Ih后，再将研磨后的样品在空气气氛下于550°C下恒温焙烧10h， 焙烧结束后样品随炉冷却，得到锂离子筛前躯体LiMri204。25 0C将LiMn2O4置于0. 5mol/L的HCl中酸洗脱5h，得到尖晶石型锂离子筛 λ -MnO20将所得锂离子筛λ -MnO2置于0. 035mol/L的LiOH溶液中25°C静态吸附锂离子 24h，液固比为250 1，得到离子筛λ -MnO2对锂离子的吸附容量为23. 75mg/g。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种尖晶石型锂离子筛前躯体ＬｉＭｎ↓［２］Ｏ↓［４］的制备方法，其特征在于，以氢氧化锂和乙酸锰为原料，配成０．５－３ｍｏｌ／Ｌ ＬｉＯＨ水溶液，０．５－２．５ｍｏｌ／Ｌ乙酸锰水溶液，按锂锰摩尔比为０．５～０．７５∶１的比例，迅速将两种溶液混合并强烈搅拌０．５～４ｈ，得到的褐色胶状物置于烘箱中，于１００～１５０℃烘干蒸发脱去水分，干燥，研磨，再在空气气氛下于４００～８００℃下恒温焙烧８～１５ｈ，冷却得到锂离子筛前躯体ＬｉＭｎ↓［２］Ｏ↓［４］。
【技术特征摘要】
一种尖晶石型锂离子筛前躯体LiMn2O4的制备方法，其特征在于，以氢氧化锂和乙酸锰为原料，配成0.5 3mol/L LiOH水溶液，0.5 2.5mol/L乙酸锰水溶液，按锂锰摩尔比为0.5～0.75∶1的比例，迅速将两种溶液混合并强烈搅拌0.5～4h，得到的褐色胶状物置于烘箱中，于100～150℃烘干蒸发脱去水分，干燥，研磨，再在空气气氛下于400～800℃下恒温焙烧8～15h，冷却得到锂离子筛前躯体LiMn2O4。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按锂锰摩尔比为0.5 1的比例迅速将 LiOH水溶液加入乙酸锰水溶液中混合并强烈搅拌lh，得到的褐色胶状物置于烘箱中150°C 烘干蒸发脱去水分，干燥，研磨Ih后，再在空气气氛下于550°C下恒温焙烧10h，冷却得到锂 离子筛前躯体LiMn204。3.一种尖晶石型锂锰氧化物锂吸附剂的制备方法，其特征在于，以氢氧化锂和乙酸 锰为原料，配成0. 5-3mol...
【专利技术属性】
技术研发人员：石西昌，余亮良，徐徽，陈白珍，陈亚，杨喜云，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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