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固相法合成掺杂型锂钛系离子筛及其吸附性能

2021-04-10孟祥坤刘银凤钟立梅林润雄董殿权

青岛科技大学学报(自然科学版) 2021年2期

孟祥坤,贺 帅,刘银凤,尹 民,钟立梅,林润雄,董殿权

(青岛科技大学 化工学院,山东青岛266042)

锂作为国民经济中不可或缺的金属元素,在航空燃料、医疗领域以及电池能源界等发挥着重要作用。尤其在电池能源领域,锂作为电池正负极材料[1-4],受到了广泛的研究。因此,如何高效率、低成本地在自然界中提取锂资源显得尤为重要。锂资源在自然界中主要以锂矿石和盐湖卤水两种形式存在[5-10],由于液态提锂技术的工艺成本远低于矿石提锂,因此从高锂镁比的盐湖中提锂仍是国内外科研人员的攻克对象。

盐湖卤水提锂即液态提锂技术,主要分为沉淀法、萃取法、膜分离法和吸附法等,其中吸附法提锂技术是将制备出的含锂复合氧化物进行酸洗,将其中的锂置换出来,得到离子筛吸附剂,再进行一系列的吸脱附表征,该方法的技术关键是制备出绿色高效的吸附剂。目前,主要的吸附剂种类有锂锰型吸附剂和锂钛型吸附剂。锂锰型吸附剂由于其较高的吸附容量得到广泛研究。XIAO等[11]用固相法及两步煅烧的方法合成了Li4Mn5O12,然后用盐酸溶液进行酸改型得到Mn O2·4 H2O离子筛,并通过循环吸脱附测试了离子筛的选择吸附性能及循环吸附性能。ZHANG等[12]用水热法合成Li Mn2O4为离子筛前驱体,经过酸改型得到Mn O2锂离子筛吸附剂。周慧敏等[13]利用水热合成技术,在锰系离子筛制备中掺杂少量的Cr以取代Mn3+,提高了离子筛的吸附循环性能。但是,锂锰型离子筛吸脱附过程中Mn3+的歧化反应以及Jahn-Teller效应[14-16],使得锰系离子筛出现溶损率高、吸附循环性差等的问题,这是阻碍离子筛工业化的关键因素。……

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