PAN-H1.6Mn1.6O4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H_1.6Mn_1.6O₄的PAN-H_1.6Mn_1.6O₄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-H_1.6Mn_1.6O₄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）,H_1.6Mn_1.6O₄的添加量为50%（质量）时,PAN-H_1.6Mn_1.6O₄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H_1.6Mn_1.6O₄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。     

HGa0.1Mn1.9O4锂离子筛的制备与性能评价

采用共沉淀-水热法制备出掺杂前驱体LiGa_0.1Mn_1.9O₄(LGMO),经酸浸脱锂,得到掺杂离子筛HGa_0.1Mn_1.9O₄(HGMO),考察了离子筛的吸附、脱附及其相关性能。结果表明,吸附约在24 h达到平衡,最佳酸洗和脱附的盐酸溶液浓度为0.07 mol/L,HGMO离子筛锰的溶损为4.65%,表明掺杂Ga³⁺降低了离子筛的溶损。HGMO饱和吸附容量(Q_e)为25.3 mg/g, 5次循环吸附后,吸附容量保持在17.267 mg/g以上。     

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...     

新型磁性纳米锂离子筛的合成

采用狭道式撞击流反应器,将Fe₃O₄爆发式成核过程与快速包覆MnCO₃+Li₂CO₃薄膜的过程同步进行,制备出具有核壳结构的纳米Fe₃O₄/MnCO₃+Li₂CO₃前驱体;然后,通过在450℃下高温焙烧和稀酸酸浸脱锂工艺得到一种组成为Fe₃O₄/H_xMn_yO₄的磁性纳米锂离子筛。实验优化了爆发式成核过程与液相快速包膜过程的主要操作参数。采用BET、TEM、EDX、XRD等手段对产物进行了分析表征。结果表明,磁性纳米锂离子筛的平均粒径约为40 nm,比饱和磁化强度为27.581 emu·g^-1,磁矫顽力为相似文献   

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。     

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。     

Li1.6Mn1.6O4/PVDF多孔膜的制备及提锂性能

自制锂离子筛前驱体Li_1.6Mn_1.6O₄，并将Li_1.6Mn_1.6O₄粒子与高分子树脂PVDF杂化制膜，研究了膜经稀盐酸抽锂后对锂的吸附性能以及多次吸附与脱附性能等。结果表明，膜M-10-55[Li]采用0.5 mol·L^-1 HCl溶液抽锂约2 h锂的脱出基本达到平衡，Li⁺的洗脱率在95%左右，锰的溶损率为3.5%左右。抽锂后得M-10-55[H]对富锂溶液中锂的吸附约12 h达平衡，对锂的吸附容量较高为41 mg·g^-1，在第5次吸附时对锂的提取量为35 mg·g^-1左右。相比于Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺，该膜对Li⁺表现出较好的选择性，对于从海水、盐湖卤水等液态锂资源中提取锂有很大的开发潜力。     

锰氧化物锂离子筛的掺杂改性及吸附性能研究

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,采用高温固相法合成了锂锰氧化物前驱体,再经离子交换技术制备了锰氧化物锂离子筛并用于溶液中Li ⁺的吸附。考察了Al ³⁺和La ³⁺掺杂对锂离子筛结构、形貌和吸锂性能的影响。用粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）对制备产物进行了表征。结果表明,产物为尖晶石型锰氧化物锂离子筛,呈片状形貌,分散性较均匀。Al ³⁺和La ³⁺掺杂后产物仍然保持尖晶石结构,形貌有所变化,分别呈现出不规则的立方体和纳米颗粒。吸附结果表明,掺杂后锰氧化物锂离子筛的吸附容量有所提高。     

PVC-MnO2锂离子筛膜制备与提锂性能研究

锰系锂离子筛具有Li⁺选择性高、吸附容量大和成本低等优点,是最具应用前景的锂吸附材料之一。但由于合成的离子筛为超细粉末,给连续吸附操作带来许多困难,无法直接工业应用。针对此问题,研究了不同成膜条件,制备锂离子筛复合膜,并比较了不同膜材料的结构与吸附性能。采用聚氯乙烯(PVC)为成膜材料,N, N-二甲基乙酰胺(DMAC)作为溶剂,相转化法制备锂离子筛复合膜,研究了制膜条件、铸膜液浓度、Li₄Mn₅O₁₂含量、膜厚以及成孔剂含量对膜结构及吸附性能影响。确定了较佳的PVC制膜条件：PVC浓度19.05%,Li₄Mn₅O₁₂含量63.83%,PEG含量2.32%;涂膜厚度0.3 mm,涂膜速度30 mm·s^-1。将所制得膜进行力学性能测试和多次吸附-脱附实验,发现膜具有良好的机械强度和循环稳定性。     

硝酸锂改性钛系离子筛的制备及其吸附性能

钛系锂离子筛具有较高的锂吸附容量和稳定性,对其制备工艺及性能进行改进研究具有重要意义。使用硝酸锂和碳酸锂混合物作为锂源,与二氧化钛在500℃下进行固相反应,生成层状钛酸锂;使用0.2 mol·L ^-1盐酸对其酸洗24 h,得到了锂离子筛吸附剂;采用X射线衍射、扫描电镜、粒度分析、N ₂吸附-脱附方法等,对其性能进行了表征;通过锂离子的吸附实验,确定了吸附和再生性能;探究了该新型吸附剂的锂离子吸附机理。结果表明：吸附过程是单分子层化学吸附;经过改性,离子筛颗粒更加细小,孔体积和比表面积更大,结构完整;在70 mg·L ^-1的Li ⁺溶液中,吸附量为25.01 mg·g ^-1,准二级吸附速率常数为0.2762 g·(mg·h) ^-1,吸附速率较之未改性提高了54.56%;该离子筛对浓度为11.6 mg·L ^-1的Li ⁺溶液,其锂去除率可以达到99.77%。     

铝锂合金化铣废液合成γ-AlOOH及表征

铝锂合金化学铣切的化铣废液（CMW）会对环境造成严重影响。为有效解决废液处理问题，本文首次利用铝锂合金化铣废液合成出对染料具有优良吸附性能的纳米片状γ-AlOOH。CMW中的NaAlO₂与H₂O₂在室温条件下反应5min即可合成出比表面积高达278m²/g的纳米片状γ-AlOOH。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和N₂吸附-脱附等表征手段，系统研究了H₂O₂和Al₂O₃摩尔比[(5∶1)～ (15∶1)]对合成的γ-AlOOH结构、形貌及结晶度的影响。结果表明，随摩尔比增加，γ-AlOOH的结晶度、晶体粒度和化学基团含量提高，比表面积由137m²/g增加至278m²/g。通过γ-AlOOH对亚甲基蓝（MB）的吸附性能评价了γ-AlOOH的实用性。γ-AlOOH纳米片对MB具有良好的吸附性能，吸附等温线符合Langmuir模型，最大吸附量达173.30mg/g。因此以铝锂合金化铣废液为原料合成的γ-AlOOH具有较高的应用价值，可用作去除废水中染料的高效吸附剂。     

脱硝协同汞氧化聚苯硫醚四元催化滤料制备方法及理化特性

采用原位氧化法（ISM）、浸渍煅烧法（ICM）和涂覆法（CM）制备聚苯硫醚（PPS）双效催化滤料,在模拟烟气固定床系统中考察了滤料低温NO_x催化协同Hg⁰氧化性能,深入分析了原位氧化滤料表面形貌、元素分布、晶态结构和Hg及NO_x赋存形态。结果表明：在相同条件下,3种制备方法对应滤料催化活性大小顺序为Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ICM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@CM。ISM对应PPS单层饱和负载量约为0.9,活性反应温度窗口为110~210℃,其中170℃时Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM的非均相NO氧化、NO_x还原和Hg⁰氧化效率最高分别达到8.6%、84.6%和93.2%。程序升温脱附实验结果表明：(0.9)Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ ISM表面NO_x吸附活性位点中弱碱位数量占优,而中碱位化学吸附NO主要以NO_y（y=2或3）结构存在,歧化态NO₂次之。同时,Hg与NO在氧气条件下以非均相反应途径转化为HgO和Hg(NO₃)₂/Hg₂(NO₃)₂。表征结果表明：ISM制备的MnO_x、CeO_x、CoO_x和Fe₂O₃复合氧化物呈弱晶相、高度分散团絮状结构赋存于PPS@ISM纤维。     

微波辅助溶剂热法制备LiMn1-xMgxPO4/C正极材料

采用微波辅助溶剂热法的合成途径,成功制备出镁掺杂的磷酸锰镁锂(LiMn_1-xMg_xPO₄/C)电极材料。采用X-射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等测试方法对晶体结构,微观形态和电化学性能进行表征。结果表明微波辅助溶剂热样品LiMn_1-xMg_xPO₄/C为具备较大比表面积和介孔结构的片层状形貌材料。该片层状纳米结构有利于锂离子脱嵌/镶嵌反应,Mg²⁺掺杂在片层状纳米晶体合成过程中发挥着重要作用,可以提高材料的电化学活性和电化学表现。其中LiMn_0.95Mg_0.05PO₄/C材料在0.1 C和5 C倍率下最高可逆放电容量分别为141.2和95.3 (mA·h)/g,具备较高的放电容量和倍率性能表现。与传统溶剂热法相比,微波辅助溶剂热法的反应时间显著降低且制备得到的材料具备优异的电化学性能表现,对于制备其他锂离子电池材料具有指导意义。     

Mn3O4微观结构对固相合成类单晶锰酸锂的影响

探究了Mn₃O₄的微观结构对高温固相法制备类单晶锰酸锂(LiMn₂O₄)的影响。结果表明,前驱体对LiMn₂O₄的结构和形貌有决定性的影响。粒度小、比表面积大的类球形Mn₃O₄更易制得类单晶锰酸锂,其颗粒团聚致密、表面光滑,且晶胞参数小、能量密度大、Li⁺浓度高。类单晶锰酸锂的综合电化学性能和热稳定性远高于非类单晶材料,在0.2 C倍率下首次放电比容量和库仑效率分别高达112.50 mA·h/g、96.5%,8 C倍率下放电比容量仍有102.11 mA·h/g,200次循环后容量保持率为90.1%。类单晶锰酸锂优异的性能归因于其具有稳定的晶体结构和外露表面、较高的Li⁺浓度,在电化学反应中结构稳定、锂离子迁移速率快、电极极化和电荷转移阻抗小。     

锰氧化物的合成及在锂离子电池中的应用进展

能源是限制人类发展的重要因素,近年来随着新能源的发展,人们对于储能设备的要求也越来越高,其中,锂离子电池被认为是最具有发展前途的储能设备之一。目前,商用锂离子电池的负极材料以石墨为主,石墨虽然具有良好的导电性,但理论容量较低,已逐渐无法满足高能设备的大容量需求。过渡金属锰氧化物由于储量丰富、氧化形态多样、结构多元、理论比容量高、环境友好等特点,被认为是锂离子电池理想的替代负极材料之一。本文详细介绍了近年来4种锰氧化物（MnO、Mn₂O₃、Mn₃O₄和MnO₂）分别在纳米化和复合结构构筑两方面的材料设计及合成,总结比较了4种锰氧化物用作锂离子电池负极材料的性能,展望了锰氧化物在锂离子电池负极材料领域的发展前景和方向。     

离子筛吸附与陶瓷膜耦合用于盐湖卤水提锂

将锰系离子筛吸附与陶瓷膜耦合,用于高镁锂比盐湖卤水的提锂研究。采用水热法制备了高效锂离子筛H_1.6Mn_1.6O₄,考察离子筛用于卤水提锂效果和陶瓷膜的分离性能。结果表明：制备的离子筛粉体粒径分布在100～500 nm之间,平均粒径为160 nm,用于察尔汗盐湖卤水中对Li⁺吸附容量达到31.44 mg·g^-1;孔径50 nm的陶瓷膜对离子筛的截留率达到100%,膜渗透通量大于150 L·m^-2·h^-1;反冲操作可有效维持吸附-膜分离过程的稳定性,吸附与陶瓷膜的耦合过程对盐湖卤水中的锂提取率超过97%,盐酸和双氧水清洗可有效恢复膜渗透通量。研究结果为高镁锂比盐湖卤水提锂提供了新方法。     

Ga掺杂FeNb11O29材料的制备及其电化学性能

FeNb₁₁O₂₉由于其高的理论充电容量(400 mAh·g^-1),作为锂离子电池(LIBs)负极材料具有很大的应用前景。然而,目前报道的FeNb₁₁O₂₉实际容量仅有168~273 mAh·g^-1。因此,有必要进一步提高其电化学性能。本文介绍了一种制备Ga掺杂FeNb₁₁O₂₉材料的方法,成功合成了Ga_xFe_1-xNb₁₁O₂₉(x=0.1,0.2)。结果表明,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉的电导率比FeNb₁₁O₂₉提高了两个数量级。X射线衍射结果显示,Ga掺杂不会改变FeNb₁₁O₂₉的正交剪切ReO₃晶体结构。扫描电镜结果显示,材料的微观形貌没有发生明显改变。电化学实验表明,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉具有较好的电化学性能,在电流密度为0.1 C时,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉充电容量为290 mAh·g^-1,当电流密度达到5 C时容量仍能保持145 mAh·g^-1,此外,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉具有良好的循环稳定性,在电流密度为5 C时循环1 000圈之后,容量保持率为91.0%,而不掺杂的FeNb₁₁O₂₉的充电容量仅有107 mAh·g^-1,容量保持率仅为55.9%。利用Ga掺杂改善FeNb₁₁O₂₉负极材料的电化学性能在锂离子电池中具有广阔的应用前景。     

纳米片Ga-MFI分子筛合成及其对航空燃油催化裂解反应中低碳烯烃选择性的影响

在纳米片Al-MFI分子筛合成的基础上,以镓源[Ga(NO₃)₃·xH₂O]替换铝源[Al₂(SO₄)₃·18H₂O],合成出类质同象纳米片Ga-MFI分子筛,采用X射线衍射、扫描电镜、BET比表面积分析和NH₃程序升温脱附法等技术对其进行了表征,并考察了普通ZSM-5分子筛、纳米片Al-MFI分子筛和纳米片Ga-MFI分子筛对航空燃油裂解反应的催化性能。结果表明,合成的分子筛是具有MFI骨架拓扑结构的纳米片状分子筛,具有较大的比表面积（482m²/g）和中孔孔容;与铝原子相比,镓原子与硅、氧原子形成的酸性位点的酸性减弱。在高温下（600℃）,它抑制了氢转移反应的进行,减少了低碳烯烃的二次反应和结焦前体（芳香烃）在酸性位点上的吸附,使其具有更高催化活性和低碳烯烃选择性,从而获得了比纳米片Al-MFI分子筛高14.47%的热沉。该研究为高超音速飞行器的主动热防护提供了技术支撑。     

尖晶石型锂锰氧化物离子筛的制备方法及构效性能分析

尖晶石型锂锰氧化物离子筛作为一种溶液提锂的吸附材料, 具有广阔的应用前景, 而在实际研究与推广应用进程中, 也存在着一些问题。文章结合已有的研究, 详细介绍了目前研究最多的三种锂锰氧化物离子筛前体(LiMn₂O₄、Li₄Mn₅O₁₂ 和 Li_1.6Mn_1.6O₄)和对应锰氧化物离子筛(λ-MnO₂、MnO₂·0.31H₂O和MnO₂·0.5H₂O)制备方法的比较;重点分析了三种前体和离子筛的晶体结构特征以及离子筛吸附性能的本质区别;对粉状离子筛的成型(造粒和成膜)作了详细阐述并与粉状离子筛的性能进行了比较;最后总结了目前锂锰氧化物离子筛实际吸附量与理论吸附量的差异和选择性以及离子筛溶损等现存的问题。随着离子筛成型技术的改善和掺杂新型离子筛的开发, 有望制备工业化应用的海水提锂吸附剂。     

氨分解制氢棒状La x Ce1-x O y 负载Ru催化剂

氨分解得到的H₂不含CO _x 、SO _x 、NO _x 等有害物质,是其他所有含碳资源为原料制氢所不能比拟的。本文采用无模板水热法制备了一系列棒状载体,并采用沉积沉淀法制备了Ru/La _x Ce_1-x O _y 催化剂,考察了制备方法、催化剂组成对性能的影响,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、BET、H₂-程序升温还原（TPR）和CO₂-程序升温脱附（TPD）进行了表征。结果表明,La₂O₃掺杂量为40%的Ru/La_0.4Ce_0.6O_1.8催化剂在常压、7800h^-1、450℃下氨分解转化率为98%。该催化剂活性高归因于部分还原的CeO_2-x 对Ru的供电子性能和Ru/La_0.4Ce_0.6O_1.8催化剂表面的强碱性增加了对Ru活性位的给电子能力。同时考察了K₂O含量的影响,最优的催化剂为Ru-2%K/La_0.4Ce_0.6O_1.8,在400℃、7800h^-1氨气转化率可以达到93%。结果表明Ru-2%K/La_0.4Ce_0.6O_1.8可以作为一种新型高效氨分解催化剂,为工业化应用提供了可能,具有良好的发展前景。