董殿权毕参参 李 晶 胡哓瑜 林润雄

(青岛科技大学化工学院，青岛 266042)

三维有序大孔锂离子筛的制备及其交换性能研究

董殿权＊毕参参 李 晶 胡哓瑜 林润雄

(青岛科技大学化工学院，青岛 266042)

由110 nm聚苯乙烯 (PS)微球组装晶体胶体模板，并用此模板合成三维有序大孔 (3-dimensionally ordered macroporous,3DOM)锂离子筛前驱体 Li4Ti5O12，用1.0 mol·L-1的盐酸改型制得锂离子筛 H4Ti5O12(LiTi-H)。用 XRD、SEM、饱和交换容量、pH 滴定曲线等表征了材料的形貌、结构和离子交换性能。同时测定了25℃时LiTi-H在0.05 mol·L-1Li+体系吸附锂的动力学数据，并采用吸附动力学Bangham方程和Elovich方程关联离子筛LiTi-H对Li+的离子交换动力学数据。结果表明：PS胶体晶体模板和3DOMLi4Ti5O12锂离子筛前驱体均排列规则有序，大孔直径约90 nm，Li4Ti5O12为尖晶石结构；3DOM Li4Ti5O12酸稳定性好，锂离子筛LiTi-H对Li+具有较高的选择性，对Li+的饱和交换容量达56.70 mg(Li+)·g-1；动力学模型用Elovich模型关联较好，离子筛对Li+的离子交换动力学方程是Q=-26.510 4+11.977 4lnt(25 ℃)。

3DOM；锂离子筛；Li4Ti5O12；离子交换；动力学

锂可用作新能源汽车和电子通讯业的电池、可控热核反应的原料，还用于航空航天等，国际市场对锂的需求量平均每年以8%～11%的速度增加[1,2]。锂离子筛型吸附剂稳定性好、选择性强、环境友好，因此备受关注[3-5]。赵鹏[6]等采用共沉淀法，Parkash、Venkateswarlu、刘东强等国内外学者采用溶胶-凝胶法制得Li4Ti5O12，表征其结构并测定充放电性能[7-9]。尖晶石型Li4Ti5O12充放电性能非常突出，目前将Li4Ti5O12用作锂离子筛的报道比较少。高温烧结法、溶胶-凝胶法等制备的Li4Ti5O12离子筛其结晶和离子饱和交换性能不是很理想[9]，有待进一步提高其交换性能。三维有序大孔(3-dimensionally ordered macroporous，3DOM)材料具有均一有序的大孔孔道，在催化剂、催化剂载体、吸附分离及光子晶体、传感器、电极、电池和磁性材料等领域具有独特的优势[10-12]。……