【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋提锂，具体涉及一种用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池工业是消耗锂原料最多的行业，每年对锂的需求量超过300,000t。随着社会经济的持续发展，电动汽车、便携电子设备和大规模储能电站对锂电池的依赖会进一步增强，而锂资源短缺问题也日益凸显。虽然锂元素的自然丰度较高，但只有少数矿石(如锂辉石、锂云母等)和卤水中的锂浓度达到工业开采标准，并且大多数锂矿床都分布在玻利维亚、智利等少数几个国家，这给全球的锂供应带来了巨大的挑战。
2、海洋中锂的总量是陆地上锂储量的近3000倍，如果能高效地从海洋中提锂，那么锂资源短缺问题将能得到彻底解决。然而，海水中锂离子的浓度极低(约为0.17mg/l)，加上高浓度的钠、镁等离子的干扰，使得提锂的产率和纯度都不理想。离子筛吸附法因其毒性低、成本低、化学性质稳定和选择性高的优点，已成为最有前景的提锂方法，但传统的锂离子筛利用化学法进行吸脱附具有成本高，溶损高，能耗高等问题。
3、并且目前所制备离子筛主要以粉体形式存在，尽管吸附容量较高，但是在用于锂离子筛再生的洗脱过程中会消耗大量的酸，酸洗脱剂对锂离子筛结构的破坏和溶损都限制了其在海水提锂中的应用。国内外研究人员采用成膜、造粒、发泡、纤维化等方法对粉末状锂离子筛包覆成型，改善其结构稳定性，提升吸附性能。但迄今为止海洋提锂成本居高不下，亟需一种新型的低成本海洋提锂工艺的技术突破。
4、因此，本专利技术开发了一种利用自然光能提锂的新薄膜材料，其成本低、能耗低、结构稳定、高
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料制备方法，该方法为一种环保型高选择性锂吸附材料的制备方法，用以解决海洋提锂产业化难、工业能耗大、提锂成本高昂、环境不友好等问题。
2、为实现以上专利技术目的，本专利技术的具体技术方案为:
3、一种用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，其包括如下步骤:
4、s01.将过渡金属源、锂源、蒸馏水混合、搅拌得到浆料，并置于反应釜中进行水热反应；
5、s02.将步骤s01得到的浆料用蒸馏水洗涤过滤干燥，得到滤饼记为粉体ⅰ，将得到的粉体ⅰ与自然光捕获剂混合均匀后煅烧得到粉体ⅱ；
6、s03.将步骤s02得到的粉体ⅱ与粘结剂，有机溶剂搅拌，超声，静置得到浆料ⅱ，进行成膜，干燥后得到含锂的过渡金属基薄膜材料；
7、s04.将步骤s03得到的含锂的过渡金属基薄膜材料浸没于脱锂液，反应结束后干燥得到可用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料；
8、s05.将步骤s04得到的过渡金属基薄膜材料置于海水中可选择性吸附锂离子，吸附完成后所得薄膜材料用s04步骤脱锂并循环使用。
9、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s01中的过渡金属源可为硫酸钛、硫酸钒、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸锌、硫酸亚铜、硫酸铜、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铬、硫酸锌、硫酸锰、四氯化钛、氯化锰、氯化铬、氯化锌、氯化镍、氯化钴、氯化铜、氯化铁、氯化亚铁、氯化锰、硝酸钛、硝酸锰、硝酸铬、硝酸锌、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸钛、硝酸锰、二氧化钛、氧化亚铁、氧化镍、氧化锆、氧化铋、氢氧化亚铁、氢氧化铁三氧化二锰、二氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化锆、氧化铋、草酸铁、草酸亚铁、草酸镍、草酸钴、草酸铜、草酸铬、草酸钒中的一种或两种及两种以上的混合。
10、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s01的锂源可为硫酸锂、碳酸锂、氯化锂、硝酸锂、硅酸锂、磷酸锂、醋酸锂、草酸锂或氢氧化锂中的一种或两种及两种以上的混合。
11、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s01的过渡金属源、锂源、蒸馏水按质量比1:(0.1～10):(1～50)混合，搅拌时间为2～8h，水热反应温度为90～220℃，反应时间为2～24h。
12、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s02的自然光捕获剂可为纳米银、氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化锆、硫化镉、二氧化钛、石墨烯、尿素、三聚氰胺、磷酸钠、硫化钠、已二胺四乙酸二钠、三乙醇胺中的一种或两种及两种以上的混合。
13、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s02的粉体与自然光捕获剂的质量比为1:(0.01～1.5)，煅烧温度100～700℃，煅烧时间为1～24h。
14、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s03的粘结剂可为聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸中的一种或两种及两种以上的混合。
15、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备方法，优选的，所述步骤s03的有机溶剂可为n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、甲醇、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、苯、氯仿中的一种或两种及两种以上的混合。
16、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s03粉体ⅱ，粘结剂，有机溶剂按质量比1:(0.01～0.1):(0.1～5)混合，搅拌时间为2～6h，超声分散时间为1～6h，静置时间为0.5～24h，成膜方法为静电纺丝成膜、流延成膜、涂布成膜中的一种。
17、如上所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，优选的，所述步骤s04的脱锂液为高锰酸钾、过氧化氢、臭氧、硝酸、过氧化钠、醋酸、次氯酸、亚硫酸、过硫酸钠、盐酸、硝酸、硫酸、草酸或过硫酸钾中的一种或两种及两种以上的混合。
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1.一种用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S01中的过渡金属源可为硫酸钛、硫酸钒、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸锌、硫酸亚铜、硫酸铜、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铬、硫酸锌、硫酸锰、四氯化钛、氯化锰、氯化铬、氯化锌、氯化镍、氯化钴、氯化铜、氯化铁、氯化亚铁、氯化锰、硝酸钛、硝酸锰、硝酸铬、硝酸锌、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸钛、硝酸锰、二氧化钛、氧化亚铁、氧化镍、氧化锆、氧化铋、氢氧化亚铁、氢氧化铁、三氧化二锰、二氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化锆、氧化铋、草酸铁、草酸亚铁、草酸镍、草酸钴、草酸铜、草酸铬、草酸钒中的一种或两种及两种以上的混合。
3.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S01的锂源可为硫酸锂、碳酸锂、氯化锂、硝酸锂、硅酸锂、磷酸锂、碳酸氢锂、醋酸锂、草酸锂或氢氧化锂中的一种或两种及两种以上的混合。
4.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属
5.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S02的自然光捕获剂可为纳米银、氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化锆、硫化镉、二氧化钛、石墨烯、尿素、三聚氰胺、磷酸钠、硫化钠、已二胺四乙酸二钠、三乙醇胺中的一种或两种及两种以上的混合。
6.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S02的粉体与自然光捕获剂的质量比为1:(0.01～1.5)，煅烧温度100～700℃，煅烧时间为1～24h。
7.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S03的粘结剂可为聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸中的一种或两种及两种以上的混合。
8.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S03的有机溶剂可为N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、甲醇、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、苯、氯仿中的一种或两种及两种以上的混合。
9.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S03粉体Ⅱ，粘结剂，有机溶剂按质量比1:(0.01～0.1):(0.1～5)混合，搅拌时间为2～6h，超声分散时间为1～6h，静置时间为8～36h，成膜方法为静电纺丝成膜、流延成膜、涂布成膜中的一种。
10.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤S04的脱锂液为高锰酸钾、过氧化氢、臭氧、硝酸、过氧化钠、醋酸、次氯酸、亚硫酸、过硫酸钠、盐酸、硝酸、硫酸、草酸或过硫酸钾中的一种或两种及两种以上的混合。
...【技术特征摘要】
1.一种用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤s01中的过渡金属源可为硫酸钛、硫酸钒、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸锌、硫酸亚铜、硫酸铜、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铬、硫酸锌、硫酸锰、四氯化钛、氯化锰、氯化铬、氯化锌、氯化镍、氯化钴、氯化铜、氯化铁、氯化亚铁、氯化锰、硝酸钛、硝酸锰、硝酸铬、硝酸锌、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸钛、硝酸锰、二氧化钛、氧化亚铁、氧化镍、氧化锆、氧化铋、氢氧化亚铁、氢氧化铁、三氧化二锰、二氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化锆、氧化铋、草酸铁、草酸亚铁、草酸镍、草酸钴、草酸铜、草酸铬、草酸钒中的一种或两种及两种以上的混合。
3.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤s01的锂源可为硫酸锂、碳酸锂、氯化锂、硝酸锂、硅酸锂、磷酸锂、碳酸氢锂、醋酸锂、草酸锂或氢氧化锂中的一种或两种及两种以上的混合。
4.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤s01的过渡金属源、锂源、蒸馏水按质量比1:(0.1～10):(1～50)混合，搅拌时间为2～8h，水热反应温度为90～220℃，反应时间为2～24h。
5.根据权利要求1所述的用于自然光海洋提锂的过渡金属基薄膜的制备的方法，其特征在于，所述步骤s02的自然光捕获剂可为纳米银、氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化锆、硫化镉、...
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