一种Mg掺杂改性的锂离子筛及其制备方法

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。