以聚合物管為模板的鈦氧型鋰離子篩的制備及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著鋰的市場(chǎng)需求量不斷增長(zhǎng)，從液態(tài)鋰資源特別是從鹽湖中提取鋰，已成為鋰工業(yè)發(fā)展的主攻方向。我國(guó)鹽湖鹵水中含有大量的鋰資源，但其含量低、分布廣，且含有其它的堿金屬、堿土金屬陽(yáng)離子等特點(diǎn)，因而分離鋰比較困難。與其他的提鋰方法相比，吸附法具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，但因合成方法和原料選擇等方面的不足，未從根本上解決鋰離子篩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和吸附性能較差等問(wèn)題。因此亟待開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的鋰離子篩吸附材料。本文以聚合物納米管為模板，制備了三類(lèi)鈦氧型離子篩

2、，并將其應(yīng)用于Li+的吸附。其主要內(nèi)容如下：
　　1、以鈦酸丁酯和氫氧化鋰為原料，以聚合物納米管為模板和碳源，采用溶膠凝膠法和后續(xù)的熱解碳化，合成出鋰離子篩前驅(qū)體Li2TiO3@CNT(碳納米管)，用鹽酸溶液對(duì)該前軀體進(jìn)行脫鋰后，獲得了離子篩 TiO2@CNT。離子篩TiO2@CNT在 LiCl-LiOH溶液中對(duì)Li+的平衡吸附量為32 mg/g，且吸附過(guò)程符合Langmuir等溫吸附方程和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。但是由于復(fù)合材料中碳納

3、米管對(duì)金屬離子具有吸附性，導(dǎo)致其吸附量不高，并且選擇性較差。
　　2、針對(duì)復(fù)合材料TiO2@CNT中碳納米管對(duì)其吸附量和選擇性的影響，通過(guò)改變鋰離子篩前驅(qū)體的制備條件，在空氣中低溫煅燒合成出純Li2TiO3納米管。該前驅(qū)體經(jīng)酸洗脫鋰后，獲得了離子篩 TiO2納米管。離子篩 TiO2納米管在LiCl-LiOH溶液中對(duì)Li+的平衡吸附量為35.5 mg/g，且吸附過(guò)程更適合Langmuir等溫吸附方程和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)離子篩 T

4、iO2納米管對(duì)模擬新疆鹽湖鹵水的吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該離子篩在高鎂鋰比的鹵水中對(duì) Li+具有很好的選擇性。與離子篩TiO2@CNT相比，離子篩TiO2納米管對(duì)鋰離子的選擇性有了很大的提高。
　　3、針對(duì)管狀離子篩TiO2在酸洗脫鋰過(guò)程中結(jié)構(gòu)坍塌，循環(huán)穩(wěn)定性差等問(wèn)題。改變鋰離子篩前驅(qū)體的制備條件，在空氣中高溫煅燒，并經(jīng)酸洗脫鋰后，制得了離子篩H2TiO3納米粒子。其對(duì)Li+的平衡吸附量達(dá)49.9 mg/g，其吸附過(guò)程也符合Langmuir