一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法与流程

文档序号:33890743发布日期:2023-04-21 01:36阅读:75来源:国知局

本发明属于吸附剂,具体涉及一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法。


背景技术:

1、锂作为能源关键元素,已发展成为一种战略性原材料,在国民经济和国防建设中具有重要的战略地位,被誉为“21世纪新能源”。锂及其化合物以其优异的性能而广泛应用于化工、核能、玻璃、医药、冶金、电池等领域。盐湖卤水中锂资源储量丰富,且成本低于矿石锂的开采,随着南美洲巨大盐湖卤水锂资源的勘探开发,盐湖提锂逐渐成为发展趋势。我国是锂资源大国,储量位居世界前列。其中,青海和西藏的盐湖锂资源储量占总储量85%以上。从盐湖卤水提锂工艺简单、能耗低、成本低,因此原卤水提锂已成为全球主流技术和发展趋势。

2、钛系锂离子筛制备简单、选择性高、吸附容量大且溶损率低,被认为是一种优于锰系锂离子筛的吸附剂。常见的钛氧化物锂离子筛制备分两步完成,首先,以钛盐和锂盐作为原料,通过高温固相、水热/溶剂热、溶胶凝胶等化学物理手段合成离子筛前驱体;然后,脱li+后得到锂离子筛吸附材料,通常所用的洗脱液为无机酸,洗脱前后前驱体和离子筛的晶型和形貌基本保持不变。如张理元等(材料导报,2019,33,12)以硫酸钛、乙酸锂为主要原料,以氨水为沉淀剂,采用沉淀、胶溶、煅烧等程序制备了偏钛酸型锂离子筛前驱体,再用盐酸脱li+后制备了h2tio3锂离子筛;王妮(新型钛基锂离子筛的制备及其性能研究,河北工业大学,2016)以li2co3和tio2为原料,采用高温固相法合成了li2tio3锂离子筛前驱体。实验结果表明,当li2co3/tio2摩尔比为1.05,升温速率为4℃/min,温度控制在850℃焙烧5h后,即可制得纯度较高的单斜晶系li2tio3;杨宇彬等(球型正钛酸锂吸附剂的合成及性能研究,成都理工大学,2018)以h2tio3和lioh为原料,确定li/ti摩尔比为0.83,充分研磨混匀后放入马弗炉内煅烧2h,再升温至700℃保温8h,制得了正钛酸型锂离子筛前驱体。但是以上方法需要使用锂离子源作为离子印迹,同时还需要进行高位焙烧,导致成产成本高,工艺复杂。

3、偏钛酸目前是钛系锂离子筛性能最优的材料,同时偏钛酸是水解法制备二氧化钛的重要中间体,现有技术中有通过硫酸钛水解制备偏钛酸粉体,但其采用高浓度的钛液为原料,产品形核速率快,颗粒小、造粒困难,造成后续工业化应用难。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法,可有效解决现有成本高、工艺复杂造粒困难等问题。

2、本发明的技术方案为:

3、本发明提供了一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法,包括以下步骤:

4、s1、将高分子聚合物加入到有机良溶剂中,加热,超声震荡同时机械搅拌至无沉淀,得粘稠溶液a;

5、s2、将钛盐、致孔剂加入粘稠溶液a中,继续超声震荡同时机械搅拌,得粘稠的混合液b;

6、s3、将粘稠的混合液b滴入s1步骤中高分子聚合物的不良溶剂中,浸渍一定时间后去除不良溶剂,得到颗粒状材料c;

7、s4、将颗粒状材料c浸渍在弱碱性溶液中,转移入反应釜,进行水热反应,然后用水洗涤,获得颗粒状提锂材料。

8、优选地,s1步骤中,所述高分子聚合物为聚氯乙烯(pvc)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)、酚醛树脂(pf)、环氧树脂(ep)、聚氨酯(pu)中的至少一种;

9、所述有机良溶剂为二氯甲烷、丙酮、异丙醇、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、四氢呋喃(thf)中的至少一种。

10、优选地,s1步骤中,所述高分子聚合物和所述有机良溶剂的质量比为1:2-1:20。

11、优选地,s2步骤中,所述钛盐为钛酸四丁酯、硫酸钛、硫酸亚钛、硫酸氧钛中的至少一种;

12、所述致孔剂为氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、硝酸钾、硫酸钠、葡萄糖中至少一种。

13、优选地,s2步骤中,所述钛盐与所述致孔剂的质量比是5:1-19:1,所述钛盐与所述致孔剂的总质量占所述粘稠溶液a中高分子聚合物质量的0.5-4倍。

14、优选地,s3步骤中,所述不良溶剂为水、甲醇、乙醇、包含水10wt%以上的有机混合溶剂中的一种或两种以上,其中有机混合溶剂为水和任意有机溶剂的混合物,有机溶剂与水混溶,水的质量含量在10wt%以上。

15、优选地,s3步骤中,粘稠的混合液b与不良溶剂的质量比1:1-1:5;浸渍时间为2-24h。

16、优选地,s4步骤中,所述弱碱性溶液的浓度为0.01-1mol/l,所述弱碱性溶液含有尿素、氢氧化钠、氨水、碳酸铵、氢氧化钾中的至少一种。

17、优选地,s4步骤中,颗粒状材料c与弱碱性溶液的质量比1:10-1:100。

18、优选地,s4步骤中,水热反应温度为100-180℃,反应时间为1-48h。

19、本发明的有益效果是:

20、(1)将钛源和有机聚合物、制孔剂混合,通过湿法相分离造粒后,原位水热法水解,得到偏钛酸沉淀在颗粒多孔结构内,无需使用锂源和高温焙烧,成本低,吸附容量大;

21、(2)本发明通过聚合物在不良溶剂凝固法加水热处理,直接获得提锂颗粒,无需引发剂等制备多孔树脂,方法简单。



技术特征:

1.一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s1步骤中,所述高分子聚合物为聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯中的至少一种;

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s1步骤中,所述高分子聚合物和所述有机良溶剂的质量比为1:2-1:20。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s2步骤中,所述钛盐为钛酸四丁酯、硫酸钛、硫酸亚钛、硫酸氧钛中的至少一种;

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s2步骤中,所述钛盐与所述致孔剂的质量比是5:1-19:1,所述钛盐与所述致孔剂的总质量占所述粘稠溶液a中高分子聚合物质量的0.5-4倍。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s3步骤中,所述不良溶剂为水、甲醇、乙醇、以及包含水10wt%以上的有机混合溶剂中的一种或两种以上。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s3步骤中,粘稠的混合液b与不良溶剂的质量比1:1-1:5;浸渍时间为2-24h。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s4步骤中,所述弱碱性溶液的浓度为0.01-1mol/l,所述弱碱性溶液含有尿素、氢氧化钠、氨水、碳酸铵、氢氧化钾中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s4步骤中,颗粒状材料c与弱碱性溶液的质量比1:10-1:100。

10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,s4步骤中,水热反应温度为100-180℃,反应时间为1-48h。


技术总结
本发明公开了一种高吸附量的锂离子印迹纳米复合颗粒的制备方法,包括以下步骤:S1、将高分子聚合物加入到有机良溶剂中,加热,超声震荡同时机械搅拌至无沉淀,得粘稠溶液A;S2、将钛盐、致孔剂加入粘稠溶液A中,继续超声震荡同时机械搅拌,得粘稠的混合液B;S3、将粘稠的混合液B滴入S1步骤中高分子聚合物的不良溶剂中,形成聚合物复合颗粒,浸渍一定时间后去除不良溶剂,得到颗粒状材料C;S4、将颗粒状材料C浸渍在弱碱性溶液中,转移入反应釜,进行水热反应,然后用水洗涤,获得颗粒状提锂材料。本发明无需使用锂源和高温焙烧,成本低,吸附容量大,可有效解决现有成本高、工艺复杂造粒困难等问题。

技术研发人员:蔡建国,石洪雁
受保护的技术使用者:江苏海普功能材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/11
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