MnO2·0.5H2O型锂离子筛的制备和成型

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunyiyuki
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随着经济社会的发展,尤其是锂电池的大规模使用,全球对锂资源的需求急剧增加。目前,由于传统固相提锂的方法成本高、资源总量不足,人们已经把目光逐步聚焦到液相,尤其是盐湖提锂上来。盐湖提锂主要有蒸发结晶法、沉淀法、萃取法和吸附法等方法,在众多方法中,吸附法由于其选择性高,成本低,污染小,吸引了广泛的关注。锂离子筛(LIS)是一种锂吸附剂,其特有的尖晶石结构为其带来了“离子筛效应”,从而能使该吸附剂在复杂的盐湖条件下高效吸附Li+。在锂离子筛的家族中,MnO2·0.5H2O型锂离子筛由于具有最高的理论吸附容量,因而有着巨大的应用潜力。本文正是基于该型锂离子筛,开展了相应的合成、成型和表征工作。我们以资源节约和环境友好为准则,将微波水热法引入MnO2·0.5H2O型锂离子筛的合成过程中,降低了反应时间和能耗,成功合成了具有较好锂离子吸附能力的产物;另一方面,为了克服离子筛纳米颗粒粉末不适用于大规模工业应用的问题,本文还对MnO2·0.5H2O型锂离子筛的成型工作进行了研究,成功制备了能用于盐湖提锂的LIS@MF锂离子筛泡沫吸附剂。本论文介绍的工作主要分为以下两部分:1.通过o-LiMnO2的制备,热处理以及酸处理三步,成功合成了MnO2·0.5H2O型锂离子筛吸附剂,在o-LiMnO2的制备过程中,我们使用微波水热法,仅需约1-1.5 h就完成了样品的制备,成功将传统方法所需的反应时间(约24 h)大大降低。产物最终的表征结果显示,该离子筛锂吸附剂的吸附容量(Qe)达到了21.3mg/g,吸附热力学拟合结果符合Langmuir吸附等温线,说明吸附剂具有均匀的吸附活性位点,动力学拟合结果表明该吸附过程符合伪二阶吸附动力学模型,说明其限速步骤与化学吸附有关,此外,吸附数据表明该吸附剂具有较好的选择性和循环性能,可以用于盐湖提锂工作。2.为了完成MnO2·0.5H2O型锂离子筛纳米颗粒粉末的成型工作,我们以海绵为载体,EVO-STIK商用胶水为粘结剂,采用简单的胶粘法制备了泡沫型锂离子筛吸附剂。我们对负载过程进行研究,结果表明密胺海绵(MF)具有比表面积大,自重小,理论负载量大的优点,是锂离子筛纳米颗粒粉末的理想载体,在胶粘法工艺的比较方面,“滴入法”的负载量和负载稳定性都更加优异。此外,对最终负载产物LIS@MF锂离子筛泡沫吸附剂的吸附实验表征结果显示,其仍具有优良的吸附容量(Qe=18.7mg/g),在盐湖提锂领域有着较大的应用潜力。
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