离子筛MnO_2·0.4H_2O的固相法制备及特性研究

以单水氢氧化锂和四氧化三锰为原料,用固相法制备出锂离子筛锰酸锂,改变n(锂)/n(锰)之后,用同样的方法制备出另一物质Li1.33Mn1.67O4,经硝酸洗涤脱锂后制备了锂离子筛MnO2·0.4H2O。测定了酸洗时前驱体的锂洗脱率、锰溶损率,研究了锂离子筛MnO2·0.4H2O的饱和吸附量、稳定性、pH滴定曲线。结果表明,前驱体Li1.33Mn1.67O4经硝酸二次酸洗后,锂洗脱率和锰溶损率分别为62.7%和6.0%。在含0.1 mol/L氢氧化钠和10 mmol/L氯化锂的溶液中,经固相法制备的锂离子筛MnO2·0.4H2O对锂离子的饱和吸附量达到24.6 mg/g,并且具有较好的稳定性,pH滴定曲线表明锂离子筛对锂离子具有很好的选择性。     

锂离子筛λ-二氧化锰的固相法制备及其对锂离子的选择性

以单水氢氧化锂和四氧化三锰为原料,用固相法制备出尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4),经硝酸洗涤脱锂后制备了锂离子筛λ-二氧化锰。测定了锂离子筛λ-二氧化锰的饱和吸附量、pH滴定曲线及分配系数,讨论了焙烧时间对前驱体锂洗脱率、锰溶损率及锂离子筛吸附性能的影响。结果表明,前驱体锰酸锂经硝酸一次酸洗后,锂洗脱率和锰溶损率分别为95%和25%;经固相法制备的锂离子筛在含0.1 mol/L氢氧化钠和10 mmol/L氯化锂的混合溶液中对锂离子的饱和吸附量为30.9 mg/g,达到理论饱和吸附量(40.2 mg/g)的76.9%;pH滴定曲线及锂离子筛对锂离子、钠离子、钾离子的分配系数均表明,该锂离子筛对锂离子具有很高的选择性。     

离子筛型锂吸附剂的吸附性能研究

研究了自制粒状离子筛型锂吸附剂的吸附容量、洗脱性能和重复吸附洗脱时的稳定性。结果表明，吸附剂在纯锃盐溶液中的锂离子吸附容量为15．63mg／g，在海水中的锂离子吸附容量为5．68mg／g；洗脱剂盐酸的浓度越高，对吸附剂中锂离子的洗脱率越高，但同时离子筛的溶损率加大；吸附剂循环吸附洗脱时，吸附与洗脱性能较稳定，并可重复使用。     

尖晶石型锰酸锂锂离子筛的合成研究

为了比较不同合成方法对锰酸锂(Li4Mn5O12)锂离子筛的结构、饱和交换容量和分离因子的影响,采用低温固相反应法和溶胶-凝胶法合成了锰酸锂锂离子筛,并用X射线衍射(XRD)表征了所得材料的结构.结果表明,低温固相反应法和溶胶-凝胶法制备的锰酸锂及其离子筛均为尖晶石结构.低温固相反应法合成的锂离子筛,其锂离子饱和交换容量为16.06 mg/g(2.31 mmol/g)、分离因子αLiNa为23;溶胶-凝胶法合成的锰酸锂锂离子筛,其锂离子饱和交换容量为26.39 mg/g(3.80 mmol/g),分离因子αLiNa为216,优于低温固相反应法所得锂离子筛的性能.     

负载型锂离子筛吸附剂研究进展

锂离子筛吸附剂能够经济地从卤水、海水中提取分离锂离子,然而锂离子筛吸附剂通常是细微的粉末材料,工业化应用时需要加工成型为填料,关键是得到吸附容量大和循环性能良好的锂离子筛吸附剂。现有的造粒和铸膜成型工艺导致锂离子筛吸附剂的吸附容量大幅降低,希望开发出不使用有机聚合物黏结剂的负载型锂离子筛吸附剂。综述了常用的几类锂离子筛吸附剂、载体材料和负载方法,总结了负载型锂离子筛吸附剂的技术要求,介绍了几种新的负载型锂离子筛吸附剂的制备方法。建议重点开发玻璃纤维材料负载的锂离子筛吸附剂H₄Ti₅O₁₂和氧化铝负载的锂离子筛吸附剂LiCl·2Al（OH）₃。     

多孔球形锰钛复合锂离子筛的制备及性能研究

采用悬浮聚合造粒法,以苯乙烯与掺杂10%Li₂TiO₃的Li_1.6Mn_1.6O₄粉末为原料,加入正庚烷作为造孔剂,制备球形锂离子筛前驱体,用0.5 mol/L HCl处理洗脱锂后,得到多孔球形锰钛复合锂离子筛。利用电感耦合等离子发射光谱仪、全自动比表面及孔隙分析仪、场发射扫描电子显微镜、颗粒强度测定仪等测试设备,对造粒锂离子筛的吸附性能、形貌、比表面以及颗粒强度进行表征。SEM测试结果表明,加入少量正庚烷制备的锂离子筛呈球形外貌,当正庚烷加入量超过10%后,颗粒为无定形;造粒锂离子筛呈多孔结构,且随着正庚烷添加量的增加,锂离子筛内部孔径不断增大。结果显示,在添加正庚烷量为苯乙烯的5%以内时,单个颗粒的强度并无明显变化,并稳定在4.82 N左右,当添加量超过5%后,颗粒的强度随正庚烷添加量的增加而降低。当正庚烷添加量为苯乙烯含量的5%时,球形锂离子筛对盐湖卤水中锂的吸附容量达到9.67 mg/g;球形锂离子筛的循环稳定性能良好,在盐湖卤水中重复吸附-解吸5次以后,对锂的吸附容量仍...     

球形离子筛吸附剂的制备及其锂吸附性能评价

利用琼脂糖溶液的溶胶凝胶性质,通过锐孔凝固浴法,对实验室合成的Li₄Mn₅O₁₂粉体进行成型,制备了粒径2～3 mm的球形颗粒,对球形颗粒进行交联后,用1 mol·L^-1的盐酸对球形颗粒进行酸洗脱锂,最终制得球形锂离子筛吸附剂。考察球形吸附剂制备和交联的影响因素,结果表明：5%的琼脂糖浓度和90 ℃的温度为最佳制备条件,2 ml·g^-1的交联剂用量和6 h的交联时间为最佳交联条件。对球形离子筛吸附剂进行静态评价实验,结果表明锂吸附容量为4.25 mmol·g^-1,吸附速率为1.77×10^-5 s^-1,成型后离子筛吸附量是离子筛粉末的75.6%,吸附速率较粉体（3.29×10^-4 s^-1）下降一个数量级。Li⁺平衡吸附容量随平衡pH值的升高而增加,在pH>12时吸附容量高达5.5 mmol·g^-1。共存离子选择性实验表明,交联球形离子筛吸附剂对Li⁺具有高选择性,成型后离子筛可以用于盐湖卤水或者海水提锂。     

钛系锂离子筛用于盐湖提锂的研究进展

随着新能源行业在世界范围内的快速发展,金属锂因其能量密度高等优势被广泛应用,从蕴含大量锂资源的盐湖卤水中提锂是获取锂资源的重要方向。盐湖提锂的方法主要有碳化法、沉淀法、离子筛吸附法、电化学辅助法等。离子筛吸附法适合从浓度低的液相中选择性回收锂,其中钛系锂离子筛因其稳定性强、吸附容量大而成为吸附法的研究热点。本文以钛系锂离子筛技术为立足点,对全球锂资源分布现状、钛系锂离子筛提锂机理进行了分析,综述了目前钛氧化物锂离子筛的合成方法、成型方法、现存的问题等,为后续开发新型钛系锂离子筛,提高饱和吸附容量等方面提供参考。     

离子筛型锂吸附剂的研究现状

简要介绍了离子筛型吸附剂的研究现状,并对钛系离子筛吸附剂和锰系离子筛吸附剂进行了比较,重点指出了离子筛型吸附剂吸附技术中存在的一些问题和今后离子筛型吸附剂吸附提锂的研究方向。     

PAN-H_(1.6)Mn_(1.6)O_4锂离子筛膜的制备及在卤水中吸附性能

采用亲水的PAN为成膜材料,制备了掺杂H1.6Mn1.6O4的PAN-H1.6Mn1.6O4锂离子筛膜。通过SEM、Li+静态吸附实验、(NH4)2S2O8对锂的洗脱实验和卤水中吸附实验,研究了锂离子筛的添加量对PAN-H1.6Mn1.6O4锂离子筛膜结构、Li+吸附-洗脱性能的影响。结果表明,PAN浓度为10%(质量),H1.6Mn1.6O4的添加量为50%(质量)时,PAN-H1.6Mn1.6O4离子筛膜的吸附量为17.45 mg·g?1,达到粉末状吸附量的88.0%。以(NH4)2S2O8为洗脱剂,当浓度为0.3 mol·L?1、液固比为600:1、时间为12 h时,锂洗脱量为17.23 mg·g?1,锰溶损率仅为1.14%。在含有Na+、K+、Mg2+和Ca2+的罗布泊老卤卤水中,锂离子筛膜对Li+有很高的选择性。在卤水中进行10次吸附与解吸循环,吸附量从11.64 mg·g?1下降到10.94 mg·g?1,吸附容量仅损失6.0%。总体结果表明亲水性载体对H1.6Mn1.6O4吸附容量影响较小,温和的洗脱剂对锂离子筛膜的化学稳定性有利。     

无机锰吸附材料的制备及其锂离子的吸附性能

以氢氧化锂为原料,通过控制无机锰吸附材料合成反应条件制备了尖晶石型的LiMn2O4离子筛前驱体,经酸浸脱锂后获得对Li+具有特殊选择性吸附的尖晶石型离子筛。对无机锰吸附材料进行了XRD、SEM、BET表征,测定了离子筛对纯锂溶液和卤水中锂的吸附容量。结果表明,当离子筛制备体系的原料锂锰物质的比为0.5、800 ℃下反应15 h时,产品为近纯尖晶石型晶体,且具有较大比表面积。吸附实验表明,该离子筛在碱性含锂溶液中对Li+具有吸附性能,且吸附容量随着溶液pH和温度的升高而增大,在pH=13的纯锂溶液中最大吸附量可达32.251 mg/g,并在30 h达到吸附平衡。该吸附材料循环利用8次后,吸附量保持在18 mg/g以上,在西藏龙木错卤水中,对锂的吸附量达到11.273 mg/g。吸附过程符合伪二级动力学,表明吸附过程主要为化学吸附,且离子交换反应的控制步骤是颗粒扩散控制（PDC）。     

纳米纤维锂离子筛吸附剂的制备及表征

通过静电纺丝制备了锂离子筛负载纳米纤维。研究了聚丙烯腈（PAN）和锂锰氧化物（Li1.6Mn1.6O4）配比对纳米纤维锂离子筛吸附剂提锂性能的影响。采用扫描电镜（SEM）和BET氮气吸附法对纳米纤维锂离子筛吸附剂的形貌和比表面积进行了表征。实验结果表明,在聚丙烯腈质量分数为7%和Li1.6Mn1.6O4质量分数为10%条件下,制得的纳米纤维锂离子筛吸附剂比表面积较大、提锂性能较好,其在质量浓度为10 mg/L的氯化锂溶液中对锂离子的吸附量可达13.6 mg/g。纳米纤维锂离子筛吸附剂克服了粉末状锂离子筛的不足,对实现海水提锂具有重要的参考价值。     

Amorphous TiO2-Derived Large-Capacity Lithium Ion Sieve for Lithium Recovery

The lithium titanium oxide ion sieve with good structural stability and high adsorption capacity is generally considered to be a promising adsorbent for lithium recovery. Herein, the lithium ion sieve precursor Li₂TiO₃ was prepared based on amorphous TiO₂, and then Li⁺ was acid-eluted to obtain the lithium adsorbent H₂TiO₃, denoted as HTO-Am. The structure and adsorption properties of HTO-Am were investigated, and the results demonstrated that the HTO-Am prepared at the optimum temperature had excellent adsorption properties for Li⁺. The adsorption process follows pseudo-second-order kinetic and Langmuir isotherm equations, indicating that lithium is adsorbed chemically and monolayer on HTO-Am. HTO-Am ion sieves were prepared successfully for the first time and exhibited high selectivity, favorable adsorption rate, and cycle performance for Li⁺.     

Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料的制备及其电化学性能

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,制备了纯相Li_4Ti_5O_(12),再用简单的水热法合成Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料作为锂离子电池的负极材料,通过XRD、SEM以及电池测试系统对纯相Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明,制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小(200～300 nm),综合电化学性能较好。由于复合的Fe_3O_4有较高的理论容量,该Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)大的容量,在1.0 C下循环100圈后,Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4的放电比容量仍能达到470.2 m A·h/g,同时也表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)更优的倍率性能。     

盐湖铝系提锂吸附剂成型条件的影响研究

铝系锂吸附剂成型颗粒在盐湖卤水提锂工业应用过程中存在吸附容量低、吸附速率慢和吸附剂粉末脱落等问题。基于现有反溶剂法挤压成型工艺,对盐湖铝系提锂吸附剂成型条件的影响进行了系统性研究。实验结果显示吸附剂成型颗粒粒径越小,达到吸附平衡越快,当颗粒直径d<1 mm时,吸附剂颗粒可在24 h左右达到吸附平衡;降低黏结剂浓度可有效加快吸附剂颗粒的吸附速率,但黏结剂浓度过低会导致其对粉末的包裹性下降;吸附剂颗粒的吸附速率与致孔剂添加比例成正比,当致孔剂添加比例为20%时,吸附剂颗粒能在4 h内完成快速吸附阶段,吸附平衡时对察尔汗高镁锂比盐湖卤水中锂的吸附容量可达4.97 mg·g^-1。     

二次锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li4Ti5O12由于其长的循环寿命及高的安全性能,成为二次锂离子电池,特别是动力电池的优秀候选材料.本文综述了负极材料Li4Ti5O12的结构、合成方法、物理特性和电化学性能,着重介绍了各种元素的掺杂对Li4Ti5O12循环容量、充放电电压平台及高倍率性能的影响.     

提高钛酸锂负极材料倍率性能的研究进展

锂离子动力电池目前存在的主要问题为快速充电和安全性能较差。与石墨负极相比,钛酸锂负极能够明显提高锂离子动力电池的快速充电和安全性能,具有较大的应用前景。介绍了钛酸锂的嵌脱锂机制,分析了提高钛酸锂倍率充放电性能的主要方法,发现钛酸锂与金属和碳基材料复合,能够显著提高材料的电化学性能;通过控制钛酸锂形貌,也可得到倍率性能良好的钛酸锂,但是材料的振实密度较低;制备由纳米级一次粒子组成的微米级二次粒子,材料兼具纳米级一次粒子优越的电化学性能和微米级粒子较高的振实密度。总体而言,高性能钛酸锂材料的设计和制备已经取得了重大进展,然而目前钛酸锂电池面临的主要问题是其胀气行为,所以未来的研究重点将是揭示和研究钛酸锂电池的胀气机理和解决机制。     

负极材料Li_4Ti_5O_(12)合成中优化原料组成的研究

以不同的钛源(锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2和无定形TiO2)和不同的锂源(Li2CO3和LiOH.H2O),采用高温固相合成法合成Li4Ti5O12,并对Li4Ti5O12的合成工艺进行了优化。经试验发现,在900℃下以锐钛矿型TiO2和Li2CO3为原料合成的Li4Ti5O12具有良好的电化学性能,Li4Ti5O12材料在Li+嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生变化。