【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰離子富集回收，更具體地說(shuō)，涉及一種鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、鋰是一種重要戰(zhàn)略能源金屬，主要用于制造鋰離子電池，被譽(yù)為推動(dòng)世界前進(jìn)的金屬。近年來(lái)鋰電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，至2050年，全球鋰需求量預(yù)計(jì)達(dá)到1120萬(wàn)噸。鋰資源的提取來(lái)源主要包括鋰礦石、鹽湖鹵水和廢舊鋰電池等二次資源，鋰離子在溶液中初步富集。吸附法是從溶液中提取鋰離子的主要方法之一，其需要用到吸附材料。在吸附材料中，鋁鹽吸附劑是應(yīng)用最廣泛且研究熱度很高的吸附劑，具有成本較低的優(yōu)勢(shì)。但是，鋁鹽吸附劑存在吸附容量較低的缺點(diǎn)。
2、在鋁鹽吸附劑領(lǐng)域，其中對(duì)鋁鋰ldh吸附量的研究最為廣泛，如何提高鋁鋰ldh的吸附容量一直是鋰離子富集回收領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。如，專利cn110639467a公開(kāi)了一種磁性鋁鹽鋰吸附劑的制備方法，采用磁回收的方式解決了固體粉末和溶液的分離問(wèn)題，但是由于磁性物質(zhì)的添加，使得吸附容量進(jìn)一步降低，吸附容量?jī)H有5.90mg/g；專利cn109078602a公開(kāi)了一種磁性微孔鋰吸附劑及其制備方法，其同樣采用磁回收的方式解決固體粉末和溶液的分離問(wèn)題，在制備過(guò)程中添加了有機(jī)溶劑，其吸附容量提高到9.5-14.3mg/g；專利cn117816126a公開(kāi)了一種基于dft篩選制備鋁基鋰吸附劑的方法及其應(yīng)用，其制備了碳酸根插層的鋁鋰ldh，吸附容量達(dá)到了18.3mg·g-1。
3、又如，文獻(xiàn)zhongj,lins,yuj,desalination,2021,505:114983中采用共沉淀法制備了比表面積為16
4、但上述現(xiàn)有研究中鋁鋰ldh的吸附容量仍相對(duì)較低，因此，進(jìn)一步提高鋁鋰ldh的吸附容量具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的之一在于提供一種用于鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh，從而解決現(xiàn)有鋁鋰ldh對(duì)鋰離子吸附量較低的技術(shù)問(wèn)題，采用本專利技術(shù)的鋁鋰ldh對(duì)鋰離子具有較高的吸附容量。
2、本專利技術(shù)的另一個(gè)目的在于提供一種上述多孔鋁鋰ldh的制備方法，通過(guò)在制備鋁鋰ldh的過(guò)程中，將高度彌散狀態(tài)的ldh前驅(qū)體負(fù)載在pvc上，從而可以提高鋁鋰ldh的比表面積，進(jìn)而制備得到高吸附量的鋁鋰ldh。
3、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：
4、本專利技術(shù)第一方面提供了一種鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh，包括多孔pvc和氧化鈦摻雜鋁鋰ldh(tio2@alli-ldh)，其中多孔pvc作為載體，氧化鈦摻雜鋁鋰ldh層板彌散負(fù)載于pvc上；其xrd圖譜在20.62°、23.68°、63.22°和64.53°處ldh特征峰明顯寬化成鼓包狀態(tài)。
5、本專利技術(shù)的多孔鋁鋰ldh包括多孔pvc和tio2@alli-ldh，其中pvc為多孔結(jié)構(gòu)，其作為tio2@alli-ldh的載體，tio2@alli-ldh結(jié)構(gòu)中的li-o(h)-al層板以非共價(jià)相互作用的方式與pvc中的高分子鏈相結(jié)合，縮短了鋰離子的吸脫附路徑，從而一方面有利于提高了對(duì)鋰離子的吸附量，且解決了粉末狀鋁鹽吸附劑與溶液分離難度大的技術(shù)問(wèn)題；另一方面便于后續(xù)鋰離子的洗脫處理，吸附后的鋁鋰ldh可采用熱水進(jìn)行洗脫鋰離子，可重復(fù)吸附且循環(huán)使用性能好，從而降低鋰的分離成本；此外，該鋁鋰ldh的多孔材料，可直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
6、本專利技術(shù)中多孔鋁鋰ldh(tio2@pvc@alli-ldh)的xrd圖譜與氧化鈦摻雜的鋁鋰ldh(tio2@alli-ldh)相比，晶體特征峰進(jìn)一步寬化，特征峰合并成寬峰狀態(tài)，從而進(jìn)一步證明了通過(guò)負(fù)載處理可以使得氧化鈦摻雜鋁鋰ldh的結(jié)晶狀況得到改善，tio2@alli-ldh高度彌散分布在多孔pvc載體上。另外，相比于pvc@pore，tio2@pvc@alli-ldh的紅外光譜中的特征峰位點(diǎn)基本保持一致，但部分特征峰發(fā)生變化，尤其是在指紋區(qū)613和690cm-1附近的特征峰消失，這表明加入鋁理ldh粉末后，聚氯乙烯與鋁鋰ldh或者tio2間存在相互作用。
7、進(jìn)一步的，該多孔鋁鋰ldh的比表面積為198.57～205.58m2/g；和/或該多孔鋁鋰ldh的吸附容量為19～22mg·g-1。
8、本專利技術(shù)第二方面提供了一種鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh的制備方法，包括：使鋁離子、鋰離子以及鈦離子在堿性水溶液中接觸或者混合，以發(fā)生共沉淀反應(yīng)，形成水相懸濁液；向所述水相懸濁液中加入低共熔溶劑并進(jìn)行蒸發(fā)除水，以形成高度彌散鋁鋰ldh前驅(qū)體混合液；向所述鋁鋰ldh前驅(qū)體混合液中加入pvc和dmf的混合溶液，以形成有機(jī)相懸濁液；將所述有機(jī)相懸濁液滴入水相中，即制備得到該多孔鋁鋰ldh。
9、本專利技術(shù)在制備鋁鋰ldh的過(guò)程中，將高度彌散狀態(tài)的ldh前驅(qū)體負(fù)載在多孔pvc上；同時(shí)，相比于氧化鈦摻雜鋁鋰ldh，能夠進(jìn)一步提高多孔鋁鋰ldh的比表面積。
10、進(jìn)一步優(yōu)選的，向鋁離子、鋰離子、鈦離子在發(fā)生共沉淀反應(yīng)的堿性水溶液中加入低共熔溶劑，低共熔溶劑在其中能夠起到分散劑的作用，防止懸濁液發(fā)生沉淀或團(tuán)聚現(xiàn)象，提高懸浮液的穩(wěn)定性；同時(shí)，在蒸發(fā)除水的過(guò)程中，有利于防止鋁鋰ldh結(jié)晶析出且此過(guò)程未完全除水，從而得到高度彌散鋁鋰ldh前驅(qū)體混合液。此外，高度彌散鋁鋰ldh前驅(qū)體中的低共熔溶劑還能起到絡(luò)合劑的作用，實(shí)現(xiàn)ldh前驅(qū)體與pvc的絡(luò)合連接。
11、更進(jìn)一步優(yōu)選的，向高度彌散鋁鋰ldh前驅(qū)體混合液加入pvc和dmf混合溶液，通過(guò)對(duì)鋁鋰ldh制備過(guò)程的中間態(tài)即高度彌散鋁鋰ldh前驅(qū)體混合液與pvc進(jìn)行負(fù)載，與機(jī)械固態(tài)造粒負(fù)載不同。
12、最后，通過(guò)將有機(jī)相懸濁液滴入水相中，通過(guò)形成混合共沉淀，以得到多孔鋁鋰ldh。
13、進(jìn)一步的，所述低共熔溶劑為氯化膽堿與尿素得組合、或者dbu與mtu的組合，或者其他含羥基結(jié)構(gòu)的低共熔溶劑的組合。
14、進(jìn)一步的，所述對(duì)水相懸濁液進(jìn)行蒸發(fā)除水，具體為，加熱至溫度為80～120℃，持續(xù)時(shí)間為24～48h。
15、進(jìn)一步的，pvc和dmf的質(zhì)量比為1:(8～12)，并將其混合液滴加到高彌散鋁鋰ldh前驅(qū)體混合液中。
16、進(jìn)一步的，使鋁離子、鋰離子以及鈦離子在堿性水溶液中接觸或者混合，具體包括：向鋰鹽溶液中加入四氯化鈦，得到含鈦的鋰鹽溶液；和/或?qū)X酸鈉溶液與含鈦的鋰鹽溶液混合。
17、進(jìn)一步的，鋁酸鈉溶滴中鋁離子的濃度為80～150g/l；其中鋁離子的摩爾數(shù)和氫氧根離子的摩爾數(shù)之比為2:(7～10)。
18、進(jìn)一步的，所述將鋁酸鈉溶液與含鈦的鋰鹽溶液混合，具體為，用恒流泵將鋁酸鈉溶液滴加到含鈦氯化鋰溶液中，混合溫度為25～60℃；所述水相懸濁液中鋰的摩爾數(shù)和鋁的摩本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH，其特征在于，包括多孔PVC和氧化鈦摻雜鋁鋰LDH，其中多孔PVC作為載體，氧化鈦摻雜鋁鋰LDH層板彌散負(fù)載于PVC上；其XRD圖譜在20.62°、23.68°、63.22°和64.53°處的LDH特征峰相對(duì)于TiO2@AlLi-LDH明顯寬化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH，其特征在于，該多孔鋁鋰LDH的比表面積為198.57～205.58m2/g；
3.一種鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，所述低共熔溶劑為氯化膽堿與尿素的組合、或者DBU與MTU的組合，或者其他含羥基結(jié)構(gòu)的低共熔溶劑的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，所述對(duì)水相懸濁液進(jìn)行蒸發(fā)除水，具體為，加熱至溫度為80～120℃，持續(xù)時(shí)間為24～48h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，所述PVC和DMF的質(zhì)量比為1:(8～
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，所述使鋁離子、鋰離子以及鈦離子在堿性水溶液中接觸或者混合，具體包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，所述將鋁酸鈉溶液與含鈦的鋰鹽溶液混合，具體為，用恒流泵將鋁酸鈉溶液滴加到含鈦氯化鋰溶液中，混合溫度為25～60℃；所述水相懸濁液中鋰和鋁的摩爾數(shù)之比為(1～2):2，鈦和鋁的摩爾數(shù)比為1：(3～5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰LDH的制備方法，其特征在于，所述水相為含醇水溶液，含醇水溶液包括體積分?jǐn)?shù)占比為10～50％的乙醇或甲醇。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh，其特征在于，包括多孔pvc和氧化鈦摻雜鋁鋰ldh，其中多孔pvc作為載體，氧化鈦摻雜鋁鋰ldh層板彌散負(fù)載于pvc上；其xrd圖譜在20.62°、23.68°、63.22°和64.53°處的ldh特征峰相對(duì)于tio2@alli-ldh明顯寬化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh，其特征在于，該多孔鋁鋰ldh的比表面積為198.57～205.58m2/g；
3.一種鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh的制備方法，其特征在于，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh的制備方法，其特征在于，所述低共熔溶劑為氯化膽堿與尿素的組合、或者dbu與mtu的組合，或者其他含羥基結(jié)構(gòu)的低共熔溶劑的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子吸附用多孔鋁鋰ldh的制備方法，其特征在于，所述對(duì)水相懸濁液進(jìn)行蒸發(fā)除水，具體為，加熱至溫度為80～120℃，持續(xù)時(shí)間為24～48h。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田勇攀，楊文，謝娟，吳超男，楊成，徐亮，趙卓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：安徽工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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