溶胶-凝胶法合成锂吸附剂H_2TiO_3及其性能研究

高镁锂比卤水提锂一直是国内外攻克的技术难题。针对目前锂吸附剂吸附容量低、溶损率大、吸附时间长等问题,采用溶胶-凝胶法合成锂吸附剂前驱体Li_2TiO_3,进而制备出高交换容量、低溶损率、短吸附时间的H_2TiO_3锂吸附剂。采用热重、XRD、SEM等手段,深入探讨了煅烧温度、n(Li)∶n(Ti)、煅烧时间等因素对合成前驱体性能的影响。结果表明,当n(Li)∶n(Ti)=2.2,干凝胶在750℃下煅烧18h可以得到纯相Li_2TiO_3,该吸附剂对锂的吸附容量为39.1mg/g,Li~+洗脱率可达98.92%,吸附平衡时间为120min,单次循环过程中Ti~(4+)溶损率低于0.020%,极适合于盐湖卤水提锂。     

尖晶石型锂离子筛的直接水热合成及其锂吸附性能

采用水热合成法,以硝酸锰、氢氧化锂和过氧化氢为原料直接合成出前驱体——尖晶石型锰酸锂,再经酸浸脱锂后得到对锂离子具有选择吸附性能的离子筛。通过XRD和TEM对产物的晶相结构进行了表征,测定了离子筛材料对纯锂溶液和海水中锂的吸附容量,以及对海水中主要金属离子的选择性。结果表明,当n(锂)∶n(锰)=2.5,过氧化氢浓度为0.3 mol/L,在120℃下反应12 h时,产物几乎为纯的立方相锰酸锂晶体;前驱体晶体呈一维纳米线形态,直径为20 nm左右,长度在300~500 nm;离子筛对纯锂溶液中锂的最大吸附量达到40.23 mg/g,对海水中锂的吸附量为10.46 mg/g;离子筛对金属离子的选择吸附性顺序为:Li+≥Ca2+Mg2+Na+K+,锂的分配系数(Kd,Li)达到12 836.71 mL/g,表现出对锂很高的选择吸附性。     

高镁边缘磷矿制取阻燃剂氢氧化镁的工艺

为解决大量的高镁低磷边缘磷矿废渣堆存对环境的影响,开发了以其为原料制取阻燃剂氢氧化镁工艺.该工艺主要包括酸解磷矿和镁沉淀过程,重点讨论了沉淀氢氧化镁过程中时间、温度、氨镁摩尔比n(NH3/MgO)等多种因素的影响,得到的最佳工艺条件是:反应温度65℃,反应时间80min,n(NH3/MgO)为5∶ 1,镁的沉淀效率为80%.     

草酸镁的合成与应用研究

分别概述了以金属Mg、氢氧化镁、硝酸镁、硫酸镁、氯化镁、乙酸镁等为原料制取草酸镁的合成方法,详细介绍了草酸镁作为催化剂和作为制取镁铝尖晶石、纳米氧化镁的前驱物等方面的应用现状。草酸镁有着广阔的应用和发展前景。     

尖晶石型LiMn2O4的水热合成及其锂吸附性能

以Mn(NO3)2, LiOH和H2O2为原料,通过控制水热反应条件直接合成了尖晶石型LiMn2O4纳米线,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性吸附的离子筛. 用XRD, HRTEM, SAED和共存金属离子的分配系数等手段对产物的晶相结构及吸附性能进行了研究. 结果表明,水热反应条件对前驱体结构有较大影响,前驱体LiMn2O4和离子筛MnO2均为一维纳米线,离子筛对不同金属离子的选择性吸附顺序为Li+>>Ca2+>Mg2+>Na+>K+,说明离子筛具有较高的Li+选择性. Li+的分配系数为16770.63 mL/g,是高温焙烧样品(7917.49 mL/g)的2.12倍,表明一维纳米MnO2离子筛对Li+的选择性吸附性能有显著提高.     

用蛇纹石制取高纯度活性氧化镁的工艺研究

研究了以蛇纹石为原料制取高纯度活性氧化镁的工艺。以硫酸浸取蛇纹石矿石得到硫酸镁,以精制硫酸镁溶液为原料,氨水、碳酸氢铵为沉淀剂制取碱式碳酸镁前驱体,煅烧碱式碳酸镁前驱体得到高纯度活性氧化镁产品。考察了制取碱式碳酸镁的工艺条件,最佳工艺条件为:预氨pH值为9.6～9.7、镁离子与总铵(NH3+NH4+)摩尔比为0.46、氨与碳酸氢铵摩尔比为1.4。在此条件下,镁的沉淀率达到最大值89%。碱式碳酸镁前驱体最佳煅烧条件为:升温速率10℃/min,煅烧温度650℃,煅烧时间2h。在此条件下得到了碘吸附值为165.1mgI2/gMgO、柠檬酸活性值为3.05s、比表面积为78.03m2/g的高纯活性氧化镁。     

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）。     

离子筛材料的合成及其对盐湖卤水中锂的选择性吸附

以γ-MnOOH和LiOH溶液为原料,水热法合成离子筛前驱体锂锰氧化物,经酸洗抽提出锂离子,得到离子筛材料,对产物γ-MnOOH, Li-MnO和H-MnO进行了XRD和SEM表征. 研究了离子筛材料对盐湖卤水中锂的吸附性能. 实验结果表明,离子筛材料对高镁锂比盐湖卤水中Li+的最大吸附量为37 mg/g,具有吸附容量大、选择性高的优点.     

二步法低温制备六铝酸钙/镁铝尖晶石复相陶瓷

以白云石和工业Al(OH)3为原料,采用水热合成和低温煅烧二步法工艺制备六铝酸钙-镁铝尖晶复相陶瓷,探索了水热处理温度对前驱体性能及六铝酸钙/镁铝尖晶石复相陶瓷物相组成和形貌的影响。结果表明:200℃水热处理后的前驱体中,板状三水铝石转变为多孔薄片状薄水铝石;前驱体高温分解后可为复相陶瓷的生成提供高活性原料和六铝酸钙片状形貌的生长空间;二步法工艺可使烧成温度降低100℃以上。白云石添加量为13%时,配料经200℃水热、1 400℃煅烧3 h即可制备出主晶相为六铝酸钙和镁铝尖晶的复相陶瓷,六铝酸钙形貌发育完整,呈交叉片状存在。复相陶瓷的体积密度为1.56 g/cm3,气孔率为61.5%,孔径分布在0.2~1.1μm之间。未水热处理配料于1 500℃保温3 h,制备出六铝酸钙/镁铝尖晶石复相陶瓷,六铝酸钙和镁铝尖晶石晶体衍射峰强度较弱,六铝酸钙片状形貌发育不完整。     

一步固相法合成Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料的工艺优化

以球形前驱体Ni0.13Co0.13Mn0.54(OH)0.8以及Li2CO3为原料,用正交实验方法优化一步固相法制备Li1.2Ni0.133Co0.133Mn0.534O2正极材料的合成工艺,考察焙烧温度、焙烧时间以及锂盐过量分数等因素对材料电化学性能的影响,得到最佳工艺组合:焙烧温度850℃;焙烧时间18 h;锂盐过量分数2%。按最佳工艺合成的样品0.2 C、1 C首次放电容量分别为262.6 mAh/g和234.6mAh/g,且表现出良好的循环稳定性。     

尖晶石锰酸锂的柠檬酸辅助溶胶-凝胶法合成及电化学表征

以醋酸锰、氢氧化锂为原料,以柠檬酸为络合剂,n(柠檬酸):n(锂)=1:1,采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了富锂尖晶石Li1+xMn2O4 (x=0,0.02,0.05,0.07),采用TG-DTA、XRD、SEM分别对前驱体和目标材料进行了表征,采用恒流充放电及循环伏安(CV)测试对材料进行了电化学性能表征,考察了不...     

氧化镁前驱体制备过程中含水量的研究

以氯化镁和氨水为原料,通过水浴加热的方法制备氧化镁前驱体氢氧化镁,并对其含水量进行研究。文章首先通过单因素实验确定反应温度、加料速度、镁离子浓度对含水量的影响。再根据单因素含水量的影响结果设计了以氧化镁前驱体制备过程中的含水率为单项指标,反应温度是65℃、70℃、75℃,加料速度是0.5 m L/min、1 m L/min、1.5 m L/min以及镁离子浓度是0.2 mol/L、0.3 mol/L、0.4 mol/L的三因素三水平实验,实验结果表明:当镁离子浓度是0.3 mol/L、滴加速度是1 m L/min、反应温度是75℃时,氢氧化镁的含水率最大,最大含水率达到0.9897。     

偏钛酸型离子交换剂的制备及其对锂的富集性能

以钛酸四丁酯和乙酸锂为原料,采用醇盐水解溶胶-凝胶法制备了偏钛酸锂前驱体,经酸浸脱锂后得可选择性富集锂的离子交换剂,对前驱体及离子交换剂的晶相及选择性富集能力进行了研究.结果表明,固液比为4 g/L,p H=12.8,纯Li溶液初始浓度200 mg/L,35℃恒温振荡条件下吸附3 h,Li2Ti O3(H)对Li+吸附容量为33.5345 mg/g.吸附过程可用准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型描述,属自发放热吸附反应.     

溶胶-凝胶-微波法制备Li_(1+x)Mn_2O_y

以LiNO3和MnNO3为原料,溶胶凝胶法制备前驱体后,利用微波加热法,在750℃条件下保温20min,合成了Li1+xMn2Oy。利用XRD和FTIR分析手段,研究了锂掺杂量对材料结构的影响,利用恒电流充放电法,研究了材料的电化学性质。XRD和FTIR实验说明,适量的锂离子掺杂不改变材料的立方尖晶石结构;充放电实验显示,Li1.04Mn2O4.056是比较理想的电极材料,其首次放电比容量达到118.6mAh/g,5次循环后的容量损失率也仅为1.9%。     

前驱体种类对非水解溶胶-凝胶法合成镁铝尖晶石的影响

运用非水解溶胶-凝胶法(NHSG法)合成了镁铝尖晶石粉体,借助X射线衍射分析和傅里叶变换红外光谱分析研究了铝源及镁源种类对镁铝尖晶石粉体合成造成的影响,利用场发射扫描电镜表征了制备样品的形貌。结果表明:氟化铝和氟化镁的离子键成分过高,以其作为前驱体原料时,无法与对应的镁前驱体或铝前驱体发生异质缩聚反应,因此不能实现镁铝尖晶石的低温合成。醋酸镁为镁源对铝醇盐的形成过程有一定影响,造成样品的低温合成效果不佳。优选出铝源和镁源分别为铝粉和镁粉,铝粉和镁粉分别与乙醇发生反应生成金属醇盐,然后脱醚缩聚形成Mg-O-Al键,因而能在700℃低温合成MgAl_2O_4纯相。且制得样的粉体分散性好,平均粒径为11nm,粒径分布较窄。     

共沉淀法制备纳米镁铬尖晶石粉体

镁铬尖晶石具有较高的熔点而被广泛应用于耐火材料中。而常规镁铬尖晶石粉体因烧结温度较高，铬蒸发而使得耐火材料的致密度难以提高。为改善镁铬耐火材料的烧结性能，进行了纳米镁铬尖晶石粉体的研究：以Cr(NO3)3，Mg(NO3)2，PEG-400和CO(NH2)2为原料，采用共沉淀法获得了铬酸镁纳米粉(nc2o3：nMgo=1：1)的前驱体，经过超临界流体干燥(SCFD)制备出镁铬二元纳米气凝胶，经600℃煅烧后获得了纳米级立方相镁铬尖晶石粉体。经XRD，DSC-TG，BET和透射电镜分析，结果表明：前驱体纳米粉的比表面积为350～780m^2／g，平均粒径为1～2nm，煅烧后的纳米粉的比表面积为36～65m^2／g，平均粒径为5～10nm。     

多喷头静电纺丝制备镁铝尖晶石纳米纤维的研究

本文以无水氯化铝、无水氯化镁、无水乙醇为原料,二氯甲烷为溶剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备出干凝胶前驱体,加入纺丝助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)制成纺丝液,采用多喷头静电纺丝法制备镁铝尖晶石/PVP前驱体纤维,最后经煅烧制成纳米镁铝尖晶石纤维,利用DTA-TG、XRD、FTIR和SEM表征了镁铝尖晶石纤维的形成过程。结果表明,经500℃煅烧后,纤维中有机物基本排除,但此时纤维为无定形态。经700℃煅烧纤维出现镁铝尖晶石相,而经900℃煅烧所得纤维中镁铝尖晶石发育更加完全,纤维表面光滑,直径细小,分布在100nm~300nm范围。     

海水卤水提锂高效吸附剂的合成及应用研究

高效吸附剂的研究和开发是高镁锂比海水卤水中锂分离提取的关键,当前最具工业应用前景的吸附剂为锂锰氧化物离子筛。本研究探讨了各合成条件对锂锰氧化物离子筛吸附剂的结构及吸附性能的影响,合成出了适用于不同镁锂比及锂浓度海水卤水的高容量吸附剂,吸附容量最高可达41.02 mg/g,锰溶损率为3.06%;此外,还开展了锂吸附分离的动态模拟试验,为所合成吸附剂用于海水卤水提锂的应用研究奠定基础。     

用废弃含碳耐火材料合成方镁石-镁铝尖晶石复相材料

以废弃镁碳砖与废弃滑板为原料,分别按照n(MgO)/n(Al2O3)=1,2,3,4比例进行制样,通过1300℃、1400℃、1500℃保温2h对试样进行煅烧.用X射线衍射仪、扫描电镜及X' Pert plus软件对热处理后试样的组成和结构进行表征.结果发现:以废弃镁碳砖与废弃滑板可以合成出方镁石-尖晶石复相材料,随着废弃镁碳砖引入量增加;试样体积密度降低,显气孔率增加,结构组成中方镁石逐渐增加.煅烧温度的增加促进方镁石与刚玉相形成镁铝尖晶石相.当n(MgO)/n(Al2O3)=3,煅烧温度1500℃时,经煅烧后形成方镁石-尖晶石复相结构中结晶相方镁石含量达到33％,镁铝尖晶石59％,方镁石-尖晶石相间由结晶度较差的玻璃相粘结.     

超重力共沉淀法制备纳米尖晶石镍锰酸锂的研究

以硝酸锂、硝酸镍和硝酸锰为原料,碳酸铵为沉淀剂,氨水为酸碱度调节剂,经超重力共沉淀反应和微波煅烧制备纳米尖晶石镍锰酸锂。考察了不同制备条件对镍锰酸锂的结构形貌的影响,确定了最优制备条件：n(Li)∶n(Ni)∶n(Mn)为1.05∶0.5∶1.5,阳离子总浓度为0.24 mol/L,反应体系pH值为8.0,转子转速为1 000 r/min,在850℃下微波煅烧2 h。该条件下制备的尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄结晶度高、晶型完整、颗粒细小均匀,平均粒径为65 nm,为进一步研究纳米尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的电化学性能提供了理论依据。