鋰鈦系和鋰錳系鋰離子篩的合成及其離子交換性能研究.pdf

1、以苯乙烯(Pt)為單體，過(guò)硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑，十二烷基酸鈉(SDS)為乳化劑，采用乳液聚合法合成單分散聚苯乙烯(PS)微球，研究了PS微球合成中單體濃度、引發(fā)劑和乳化劑用量、攪拌速度以及聚合溫度對(duì)粒徑及分布的影響。用高速離心沉淀法、恒溫加熱蒸發(fā)誘導(dǎo)法和自然沉降法對(duì)單分散PS微球進(jìn)行了組裝，制得了PS膠體晶體模板。分別用相應(yīng)的鋰鹽、鈦鹽的前驅(qū)物溶液和鋰鹽、錳鹽前驅(qū)物溶液填充膠體晶體模板，經(jīng)過(guò)抽濾、干燥、兩段恒溫焙燒得3DOM鋰離子篩

2、前驅(qū)體Li4Ti5O12和Li4Mn5O12。前驅(qū)體經(jīng)酸浸改型和低溫干燥，最后得3DOM鋰離子篩H4Ti5O12(記為L(zhǎng)iYi-H)和H4Mn5O12(記為L(zhǎng)iMn-H)。用XRD、SEM、飽和交換容量、pH滴定曲線(xiàn)等表征了材料的形貌、結(jié)構(gòu)和離子交換性能。結(jié)果表明：一般情況下PS微球粒徑隨單體、引發(fā)劑用量的增加而增大，隨乳化劑用量的增加而減小，隨反應(yīng)溫度的升高而增大，PS膠體晶體模板微球粒徑均勻，呈面心立方(fcc)堆積，三維有序排列；

3、鋰離子篩前驅(qū)體Li4Ti5O12和Li4Mn5O12的最佳焙燒條件，升溫速率2℃/min，兩段恒溫焙燒，300℃焙燒4h，800℃或850℃焙燒8-10h；3DOM鋰離子篩前驅(qū)體Li4Yi5O12和Li4Mn5O12和3DOM氧化物鋰離子篩均呈三維交聯(lián)相通的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，排列規(guī)則有序，孔壁完整，為尖晶石結(jié)構(gòu)；最適宜的酸改型劑分別為0.6mol·L-1的過(guò)硫酸銨作和1.0mol·L-1的HCl，3DOM鋰離子篩酸穩(wěn)定性好且溶損率較低，對(duì)鋰

4、Li+具有較高的選擇性。
　　測(cè)定了25℃時(shí)，LiTi-H在0.025、0.05、0.10mol·L-1 Li+體系吸附鋰的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，并采用吸附動(dòng)力學(xué)Langmuir方程、Bangham方程和Elovich方程關(guān)聯(lián)離子篩LiTi-H對(duì)Li+的離子交換動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。同時(shí)測(cè)定了不同溫度下鋰離子篩LiMn-H吸附交換Li+的離子交換等溫線(xiàn)，并繪制出H+-Li+交換體系的離子交換等溫線(xiàn)圖。利用Pitzer電解質(zhì)溶液理論計(jì)算出該離子交換體系