锂离子筛吸附材料的研究进展

锂是科技时代不可或缺的能源金属，锂资源的绿色、高效开发是保障相关产业健康发展的关键。锂矿石等固态锂资源的储量有限，已经难以满足人们的需求，储量巨大的液态锂资源正在成为人们关注的焦点。近年来，研究人员开发了多种从富含Li⁺的盐湖卤水和海水等液态锂资源中提锂的技术。相对于其他方法，吸附法具有无污染、工艺简单、效率高和可循环等优点，已经成为广泛应用的提锂方法，其中吸附剂是该技术的核心。对近年来国内外吸附法提锂用锂离子筛的研究进展进行了综述，主要介绍了锰基锂离子筛和钛基离子筛吸附剂的化学结构、离子的嵌入/脱嵌机理、制备方法、掺杂改性的工艺以及不同的成型技术。并进一步阐述了未来锰基锂离子筛和钛基锂离子筛吸附剂材料的研究重点和发展方向。     

锰基锂离子筛前体及其掺杂和表面修饰进展

锰基锂离子筛是一种极具发展前景的提锂吸附材料。对其晶体结构及影响其结构稳定性的因素进行了总结,重点讨论了阴离子、阳离子以及复合3种掺杂修饰和以包覆为主的表面修饰的研究概况;指出两类修饰可在一定程度上提高锰基锂离子筛的结构稳定性、抑制Jahn-Teller效应,进而降低Mn的溶损、提高循环应用的稳定性,但修饰未能从根本上解决离子筛提锂过程中溶损的关键问题,而且修饰元素的引入也为后续的分离带来新问题。最后,从以原子量低于锰的元素为掺杂对象和应用过程涉及的洗脱剂筛选两方面,对锰基锂离子筛的发展前景进行了展望。     

锰基吸附剂的制备及其吸附性能

以锰氧化物为主吸附材料,碱式碳酸镁为造孔剂,甲基纤维素为胶黏剂,硅溶胶为结构助剂,采用挤条法制备锰基吸附剂;对挥发性有机物饱和吸附容量进行测试,探讨配方体系、碱式碳酸镁的质量分数、热处理温度对锰基吸附剂吸附性能的影响,确定最优制备工艺条件,并进行了多次再生和重复使用效果测评,最后与商用活性炭等吸附剂进行了吸附性能的比较分析。结果表明:造孔剂碱式碳酸镁的最佳质量分数为43%,最优热处理温度为400℃;最优制备工艺条件下制备的锰基吸附剂产品对甲苯和甲醛的饱和吸附容量分别达到0.42、0.44 g/g;经多次再生和重复使用的甲苯吸附容量能维持在(0.42±0.01) g/g;与活性炭相比,自制锰基吸附剂具有更多大粒径尺寸的介孔结构,吸附能力更强;在25～800℃温度范围内无明显放热和失质量现象,表现出良好耐热稳定性,使用过程中的安全性更好。     

基材亲疏水性能对EVOH/LIS复合吸附剂成型结构及提锂性能的影响

以锂离子筛H1.6 Mn1.6 O4(LIS)为吸附剂,乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)为成型基材,制备乙烯-乙烯醇/锂离子筛(LIS)中空纤维膜状复合吸附剂(EVOH/LIS).改变EVOH中乙烯基的含量调控成型材料的亲疏水性,研究基材亲疏水性对复合吸附剂成型结构、LIS负载量和吸附提锂性能的影响.结果表明,成型材料亲水性越强,复合吸附剂具有越高的孔隙率,LIS分散越均匀.另外,成型材料亲水性对LIS的添加量也具有一定的影响,EVOH-32为成型基材时,LIS的最大添加量为30％(质量分数);EVOH-38和EVOH-44为成型基材时,LIS的最大添加量则为50％(质量分数).此外,成型材料亲水性显著提高了复合吸附剂对Li+的吸附能力、吸附速率和吸附-解吸循环稳定性,其中EVOH-32/LIS-30在循环吸附五次后,吸附容量仍保持为初始吸附量的95.8％,具有良好的吸附稳定性.以适宜亲水性的EVOH-38为基材制备EVOH-38/LIS-50中空纤维膜状复合吸附剂,其对Li+的吸附量为29.6 mg·g-1(为粉体LIS的93.9％),在锂镁比高于400的模拟卤水中αLi Mg高达559.5,表明该复合吸附剂能够用于高镁锂比卤水中提锂.     

石墨烯基吸附剂的特性、吸附原理、改性复合及 研究方法

石墨烯具有独特的结构和优异性能,适合用作水处理吸附材料。介绍了与吸附相关的石墨烯的结构及特性,石墨烯基材料对不同污染物的吸附原理;基于石墨烯的性质和结构特点,对石墨烯基材料的改性、复合方法及其研究方法作了较详细论述。鉴于石墨烯基材料再生性能的重要性,对磁性石墨烯及三维石墨烯吸附材料作了简单介绍,最后对石墨烯基吸附剂研究的发展方向作了展望。     

锰氧化物锂离子筛型吸附剂提锂进展

作为自然界最轻的金属元素,锂在现代社会中的各方面应用广泛,是一种重要的战略资源。随着现代化进程的加速,世界各国对锂资源的需求量不断增加,全球锂矿逐渐减少,已经不能满足其需求,而海水和盐湖卤水中的锂资源能很好地解决这一矛盾,从海水和盐湖卤水中提锂具有重大意义。众多提锂方法中,吸附剂法是一种比较环保的方法,复合绿色和可持续发展的要求。吸附剂法的关键是吸附剂材料,锰氧化物锂离子筛绿色、高效,是一种理想的吸附剂。这里介绍了锂离子筛的概念,锰氧化物锂离子筛的结构及锂嵌入/脱嵌机理,详细综述了锰氧化物锂离子筛吸附剂提锂的研究现状,包括前驱体制备方法和锂离子筛成型应用,最后对锰氧化物锂离子筛今后的研究方向提出建议与展望。     

基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展

重金属污染给生态环境及人类健康带来极大危害,是最重要的世界环境问题之一。多孔碳材料对重金属离子具有较好的吸附能力,可用于重金属污水的处理。本文综述了废弃生物质制备碳吸附剂以及掺杂型和聚合物基多孔碳作为新型炭材料,在重金属废水处理中的研究进展,并阐述了其吸附机理以及发展潜力。掺杂型和聚合物基多孔碳材料作为吸附剂的后起之秀,在废水处理中具有较好的发展潜力,因此,开发环境友好、低成本、高效的新型碳材料吸附剂对治理重金属污染具有重要意义。     

低浓度甲醛吸附材料的研究进展

室内空气质量直接关乎人体健康,甲醛属于室内空气质量标准严控污染物之一.室内甲醛浓度低但危害大,对于大风量低浓度甲醛治理,吸附技术是主流技术之一,吸附材料又是该技术的核心.综述了国内外关于室内低浓度甲醛净化吸附材料及其吸附机理的最新研究进展,对比研究了碳基吸附剂、硅基吸附剂以及MOFs及POPs材料对甲醛的吸附相平衡和动...     

偕胺肟基功能材料对铀的吸附研究进展

随着核能发电技术的发展,对铀的需求也越来越多。核能发电的过程中会产生含铀的污染废水,如何有效去除污染废水中的金属铀是当前比较热门的研究课题。偕胺肟基团对铀具有较强选择吸附性,可以对吸附剂进行功能化改性而形成对铀具有较强吸附能力的偕胺肟基功能材料。采用吸附法处理含铀废水时,发现经偕胺肟基团修饰后的吸附剂,表现出对铀高效的选择吸附能力。综述了偕胺肟基功能材料对铀的吸附性能、吸附影响因素及吸附机理,并对它们在水体中富集铀的应用前景和发展趋势进行展望,以期为后续相关研究及实际应用提供参考依据。     

金属基吸附剂及其复合材料吸附除氟研究进展

化工、冶炼、电池等行业所排放的氟废水引发的氟中毒现象备受关注,分析了沉淀、膜处理、离子交换、吸附等技术的优缺点,吸附法由于操作简单、经济高效被认为是极具前景的水体除氟方法。本文对铝基、铁基、稀土基、金属有机骨架吸附剂及其改性材料在含氟废水中的除氟性能进行了总结和评价,分析了其制备过程、脱氟机制以及外界影响因素。发现材料晶型可以决定吸附过程的吸附能,大的比表面积可以在吸附过程中提供更多的活性位点,良好的孔结构可以降低吸附传质阻力,提高吸附性能;材料表面官能团的强化、不同金属材料的复合协同作用可以提高吸附剂的脱氟效率,可为今后制备新型高效除氟材料提供参考。提出了目前吸附除氟领域亟待解决的问题并对金属基吸附剂在除氟领域的发展作出展望。     

锂锰氧化物离子筛的研究进展

尖晶石型锂锰氧化物是目前最具发展前景的锂吸附剂.介绍了锂锰氧化物的合成方法及结构、Li+的抽提/嵌入反应机理和锂离子筛吸附锂过程中的影响因素,讨论了对目前在锂吸附剂的制备及实际应用等方面存在的问题,并展望了锂锰氧化物离子筛未来的研究方向.     

提锂用锰氧化物离子筛的研究进展

金属锂逐渐在人们生活的各个领域扮演越来越重要的作用并占有战略地位,从液态锂源如海水、盐湖卤水中提取锂资源具有十分重要的意义,研究者对液态提锂的方法和工艺也进行了积极的探索研究.尖晶石锰氧化物由于其特殊的结构而对Li离子具有高度选择性,被称为"离子筛"吸附剂.离子筛吸附法以其绿色而高效的优势,引起了众多学者的关注,成为最有发展潜力的液态提锂方法之一.本文以尖晶石锰氧化物为代表,综述了锂离子筛的研究进展,对其结构、锂嵌入/脱出机理、制备方法、掺杂改性、成型及应用进行了详细的阐述,提出了锂离子筛目前存在的问题与技术瓶颈,并对今后的研究方向进行了展望.     

用研磨微电极研究LiMn2O4的循环伏安行为

用研磨微电极研究了尖晶石锂锰氧化物在1mol／L LiPF6／EC＋DMC＋EMC（1：1：1）电解液中的循环伏安行为，并用SEM分析了电极的表面形貌和锰元素分布．结果表明，尖晶石锂锰氧化物在研磨微电极上较在粉末微电极上稳定，嵌脱锂离子过程也更可逆．比较发现，固态法合成的尖晶石锂锰氧化物的循环稳定性较溶胶-凝胶法合成的要好，这一结果与XRD结晶度分析结果吻合，说明研磨微电极能够快速有效地评价尖晶石锂锰氧化物的循环稳定性及锂离子嵌脱过程的可逆性．     

Hybrid surfactant-templated mesoporous silica formed in ethanol and its application for heavy metal removal

With cetyltrimethylammonium (CTAB) and tetramethylammonium hydroxide (TMAOH) as hybrid surfactant templates, a mesoporous adsorbent (adsorbent C) was synthesized in ethanol via the integration of "One-step" procedure and "Evaporation-Induced Self-Assembly" procedure. During the synthesis, TMAOH served as the subsidiary structure-directing agent. Adsorbent C exhibited higher pore diameter (centered at 6.1 nm), BET surface area (421.9 m(2)/g) and pore volume (0.556 cm(3)/g) than the other two adsorbents only using P123 (adsorbent A) or CTAB (adsorbent B) as the surfactant. The adsorbents were also characterized by XRD and FTIR spectroscopy. The adsorption of copper, zinc, lead, iron, silver and manganese ions on adsorbent C was investigated by contrast tests with adsorbent A and B. The experimental data showed that adsorbent C possessed better adsorption properties than the counterparts. The order of adsorption capacity for six metal ions was Mn(2+)相似文献   

无机层状化合物的剥离技术及应用研究

从无机层状化合物构造出发,描述了不同电性无机层状化合物的结构和剥离方法.在此基础上着重介绍了层状锰氧化物的剥离过程,并利用剥离/重组技术成功合成了一系列纳米级锰氧化物功能材料,所合成的纳米级锰氧化物功能材料期待在选择性吸附剂、选择性催化剂及锂离子二次电池正极材料等方面得到广泛应用.     

锂离子电池正极材料的研究进展

综述了近年来发展起来的一些锂离子电池正极材料 ,主要包括嵌锂的层状LixMO2 结构和尖晶石型LixM2 O4 结构的过渡金属氧化物 (M =Co、Ni、Mn、Cr等 )。重点介绍了锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物的性能、制备、结构以及改性方法等 ,并对纳米电极材料和其它正极材料的发展情况作了简介     

The effect of some operating variables on the adsorption of lead and cadmium ions on kaolinite clay

Modification of kaolinite clay mineral with orthophosphate (p-modified sample) enhanced adsorption of Pb and Cd ions from aqueous solutions of the metal ions. Increasing pH of solutions of metal ions, increasing adsorbent dose and increasing concentration of metal ion, increased the adsorption of metal ions. Adsorption of both metal ions simultaneously on both unmodified and p-modified samples indicates that adsorption of one metal ion is suppressed to some degree by the other. The presence of electrolyte and their increasing concentration reduced the adsorption capacities of both unmodified and p-modified samples for the metal ions. Ca-electrolytes had more negative effect on the adsorption capacities of the adsorbents than Na-electrolytes. Ca-electrolytes reduced adsorption capacities of the adsorbents for Pb and Cd ions. From Langmuir plots it was observed that these electrolytes increased the binding energy constant of the metal ions unto the adsorbents especially on the p-modified samples. The rate of adsorption of Pb and Cd ions on p-modified adsorbent were increased and equilibrium of metal ion solution were more quickly reached (8min for Pb ions and 12min for Cd ions) with p-modified adsorbent as against 20min for adsorption of both metal ions on unmodified adsorbent when 200mg/L of metal ion solutions were used during the kinetic studies. When adsorption data were fitted against Langmuir, Freundlich, Toth and Langmuir-Freundlich isotherms, satisfactory fits were found with the Freundlich isotherm. However, at low concentration of metal ions, data also showed satisfactory fits to Langmuir isotherm.     

锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展

综述了最近几年对于锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究。研究的氧化锰锂材料主要有尖晶石结构的ＬｉＭＮ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９和Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ１２以及层状结构的ＬｉＭｎＯ２。对于ＬｉＭＮ２Ｏ４,通过引入适当的杂原子和采用新的溶胶－凝胶法制备复相 可以有效地克服Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｌｅｒ效应所造成的容量衰减现象。Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９display structure     

Extraction of lithium with functionalized lithium ion-sieves

Due to the technology advancement and the large-scale application of lithium-ion batteries in recent years, the market demand for lithium is growing rapidly and the availability of land lithium resources is decreasing significantly. As such, the focus of lithium extraction technologies has shifted to water lithium resources involving salt-lake brines and sea water. Among various aqueous recovery technologies, the lithium ion-sieve (LIS) technology is considered the most promising one. This is because LISs are excellent adsorbents with high lithium uptake capacity, superior lithium selectivity and good cycle performance. These attributes have enabled LISs to separate lithium effectively from aqueous solutions containing different ions. The present work reviews the latest development in LIS technology, including the chemical structures of ion-sieves, the corresponding lithium adsorption/desorption mechanisms, the ion-sieves preparation methods, and the challenges associated with the lithium recovery from aqueous solutions by the LIS batteries. Besides, some common LIS composite materials forming technologies, including granulation, foaming, membrane and fiber formation, and magnetization, which are used to overcome the shortcomings in industrial column operations, are also explored.