一种Mg掺杂改性的锂离子筛及其制备方法
文献发布时间:2023-06-19 10:57:17
技术领域
本发明涉及离子筛领域,具体属于一种Mg掺杂改性的锂离子筛及其制备方法。
背景技术
在过去的几十年里,由于世界人口的增长和科学技术的进步,人们对新型能源的需求不断上升。借助于锂金属和离子的“轻、小”的特点,锂电池成为比能量密度最高的储能器件之一,被广泛应用于多种新能源领域。新能源产业的强势发展推动了锂资源需求量的飚升。锂资源存在于自然界的矿物(锂辉石、粘土等)、盐湖卤水和海水中,在这些锂资源中,除了海水以外,大陆卤水资源占比最大。所以从这些资源分离提取锂离子十分钟重要。无机分离材料包括以离子交换反应为吸附机理的氧化锰系、氧化钛系离子筛吸附剂,以电化学反应为分离原理的氧化锰系和磷酸铁系材料,以及以吸附氯化锂分子的铝系吸附剂。在这些材料中,锰氧化物在Li
然而,锰的溶解损失不仅降低了吸附能力,而且在实际应用中还污染了原水和解吸液。因此,实际应用中的一个关键问题是在解吸过程中锰的大量溶解。掺杂改性被认为是提高尖晶石吸附剂锰溶解损失的最简单,最有效的方法。引入外来离子的主要目的是提高锰酸锂尖晶石中锰的平均化学价,同时降低Mn
Ma等制备了一系列LiM
发明内容
本发明的目的是提供一种Mg掺杂改性的锂离子筛及其制备方法,本发明提供的Mg掺杂改性的锂离子筛拥有高的吸附容量、优良的稳定性能,同时在酸洗过程中有效降低了锰溶损率。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种Mg掺杂改性的锂离子筛,所述Mg掺杂改性的锂离子筛的分子式为Li
进一步的,包括如下步骤:
S01:将锂盐、锰氧化物和镁盐溶于水中,放置在反应釜中充分搅拌10~18小时;其中,反应釜中温度为150~300℃;将反应之后的产物离心干燥,得到LiMnO
S02:将所述LiMnO
S03:将Li
进一步的,所述步骤S01中锰氧化物为Mn
进一步的,所述步骤S01中锂盐和锰氧化物中Li/Mn的摩尔配比为2.5~5∶1;所述镁盐和锰氧化物中Mg/Mn的摩尔配比为0~0.1:1。
进一步的,所述步骤S01中锰氧化物采用锰盐在空气气氛下焙烧获得。
进一步的,所述锰盐为锰盐为乙酸锰、硫酸锰、或碳酸锰中的任一种。
进一步的,所述无机酸为盐酸或硫酸或硝酸,所述无机酸的浓度为0.1mol/L~0.5mol/L,浸泡时间为24-48h。
进一步的,所述步骤S02中煅烧时控制升温速率为2-5℃/min直至达到预设煅烧温度,所述预设煅烧温度为200-500℃;在所述预设煅烧温度下煅烧4-12小时。
进一步的,所述步骤S01中反应釜中温度为210~250℃。
进一步的,所述步骤S02中LiMnO
本发明具有如下有益效果:本发明中Mg参杂改性的锂离子筛,其吸附容量高,对锂离子的选择性高,这归因于Mg参杂改性锂离子筛Li
附图说明
附图1为实施例1中Mg掺杂改性的锂离子筛Li
附图2为实施例1中Mg掺杂改性的锂离子筛Li
附图3为实施例1中Mg掺杂改性的锂离子筛Li
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供的一种Mg掺杂改性的锂离子筛,其分子式为Li
实施例1
一种制备Mg掺杂改性的锂离子筛的方法,包括如下步骤:
S01:取MnCO
本步骤中Li/Mn的摩尔配比为4∶1;镁盐和锰氧化物中Mg/Mn的摩尔配比为0.05:1。
S02:将LiMnO
S03:将Li
附图1为实施例1中Mg掺杂改性的锂离子筛Li
附图2和图3分别为实施例1中Mg掺杂改性的锂离子筛Li
实施例2
一种制备Mg掺杂改性的锂离子筛的方法,包括如下步骤:
S01:取MnSO
本步骤中Li/Mn的摩尔配比为2.5∶1;所述镁盐和锰氧化物中Mg/Mn的摩尔配比为0.01:1。
S02:将LiMnO
S03:将Li
实施例3
一种制备Mg掺杂改性的锂离子筛的方法,包括如下步骤:
S01:取乙酸锰在空气气氛下于800℃焙烧5h得到Mn
本步骤中Li/Mn的摩尔配比为5∶1;所述镁盐和锰氧化物中Mg/Mn的摩尔配比为0.1∶1。
S02:将LiMnO
S03:Li
对比例1
与实施例1相比,对比例1的区别在于步骤S01中不包含镁盐。
实验例1
分别称取0.1g实施例1-3以及对比例1中的Mg掺杂改性的锂离子筛放入20ml含Li
表1不同实施例及对比例锂离子筛的吸附容量
可以看出:(1)相比于对比例1中单纯的锂离子筛,本发明制备的Mg掺杂改性的锂离子筛对于锂离子的吸附容量大幅度增加;说明本申请制备的Mg掺杂改性的锂离子筛吸附容量高,对锂离子的选择性高。
(2)采用本发明方法制备的Mg掺杂改性的锂离子筛在使用过后进行酸洗,酸洗之后的Mg掺杂改性的锂离子筛可以继续进行锂离子吸附;结合上述表1可以看出:实施例1-3中Mg掺杂改性的锂离子筛在循环5次之后吸附能力保持在72%左右,循环10次之后吸附能力保持在60%左右;而对比例中锂离子筛在循环5次之后吸附能力保持在60%左右,循环10次之后吸附能力保持在40%左右,其吸附性能的保持率明显不如本发明方法制备的Mg掺杂改性的锂离子筛。
实验例2
采用如下方法测试实施例1-3以及对比例中锂离子筛的锰溶解损失量:称取0.1g实施例1-3以及对比例1中的Mg掺杂改性的锂离子筛放入20ml含Li
表2不同实施例及对比例锂离子筛的锰溶解损失量
可以看出,本发明制备的Mg掺杂改性的锂离子筛的锰溶解损失量明显低于对比例1中单纯的锂离子筛的锰溶解损失量。
本发明中Mg参杂改性的锂离子筛,其吸附容量高,对锂离子的选择性高,这归因于Mg参杂改性锂离子筛Li
以上所述仅为本发明的优选实施例,所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围,因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。
- 一种掺杂改性的锂离子筛及其制备方法
- 一种掺杂改性锂离子筛及其制备方法、应用