[發明專利]利用鈦酸鋰電池負極廢料制備摻雜型光催化材料的方法

有效

• 申請號: 201610160673.2
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105703031B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 孫同華;黃壽強;朱南文;李良
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海巨浪環保有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;B01J37/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明涉及一種利用鈦酸鋰電池負極廢料制備摻雜型光催化材料的方法，包括如下步驟：將經過拆解和去除粘結劑的金屬離子摻雜鈦酸鋰電池負極廢料用濃硝酸進行溶解并蒸干；加入去離子水溶解后，取一定量到含無水乙醇和去離子水的混合液中；向混合液加入鈦酸四異丙酯后進行水浴老化；所得沉淀經高溫煅燒得到鋰和摻雜金屬離子摻雜的TiO₂光催化材料。本發明充分利用了鋰電池負極廢料鈦酸鋰摻雜的金屬離子來制備陽離子摻雜型TiO₂光催化材料，處理方法簡單，成本低。所制備的陽離子摻雜型TiO₂光催化材料具有全光譜利用能力和高效的光催化活性。

技術領域

本發明屬于鈦酸鋰電池負極廢料資源化利用領域，具體是一種利用鈦酸鋰電池負極廢料制備摻雜型光催化材料的方法，特別涉及一種金屬離子摻雜鈦酸鋰電池負極廢料制備陽離子摻雜型TiO₂光催化材料的方法。

背景技術

鋰電池是電動汽車和電動摩托車廣泛使用的動力電源。隨著近年來電動汽車與摩托車市場的快速發展，鋰電池的使用量迅速增加，相應地，廢棄鋰離子電池的報廢數量也開始逐年增多，若不對其進行合理的處理處置，不但會引起環境的污染，還會對鋰等金屬資源造成浪費。

電動汽車與電動摩托車近年來使用的鋰電池一般為鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)電池。鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)是一種尖晶石固溶體，具有“零應變”特性，即嵌入或者脫出鋰離子時，其晶胞體積變化很小。將鈦酸鋰作為鋰電池負極材料，具有循環性能好、安全性高等優點(相關文獻:李文良等,鈦酸鋰負極材料的改性研究進展,電源技術,2015,39,1993)。但鈦酸鋰也有低電子電導率和導電性的缺點，為此，人們均會在鈦酸鋰負極材料制備時摻雜鋁、鎂、鈣、鋅、鎢、鈮、鑭、礬或鋯等金屬離子(相關文獻:熊訓輝等,Al摻雜對Li₄Ti₅O₁₂結構及性能的影響,中國有色金屬學報,2011,21,2146；劉世斌等,鈰摻鈦酸鋰負極材料的電化學性能研究,太原理工大學學報,2013,44,127)。然而，摻雜了其他金屬的鈦酸鋰電池增加了其資源化利用的難度。

目前，鈦酸鋰電池負極材料報廢以后，一般是采用酸洗、過濾、除雜、濃縮等步驟后分別制得偏鈦酸和碳酸鋰粉末，再將這兩種粉末按比例燒結后得到鈦酸鋰負極材料(相關專利:CN 102390863 A)。然而，這樣的處理方法對于摻雜了其他金屬離子的鈦酸鋰負極廢料回收并不適合。

發明內容

針對現有鈦酸鋰電池負極廢料處理技術的不足，本發明提供一種利用鈦酸鋰電池負極廢料制備摻雜型光催化材料的方法，特別是一種金屬離子摻雜鈦酸鋰電池負極廢料制備陽離子摻雜型TiO₂光催化材料的方法。本發明基于鈦與某些金屬聯用可提高TiO₂光催化材料光催化性能的原理，以金屬離子摻雜鈦酸鋰電池負極廢料制備陽離子摻雜型TiO₂光催化材料，提高了TiO₂的光催化活性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供一種利用鈦酸鋰電池負極廢料制備摻雜型光催化材料的方法，包括如下步驟：

步驟一，將金屬離子摻雜鈦酸鋰電池負極廢料進行酸溶解，蒸發所得酸解液，得干固；

步驟二，用水充分溶解所述干固，得到含鋰、鈦和摻雜金屬離子的溶液，調節溶液pH值為1.0～3.0；如果過酸將會使后續pH值難以調節，而過堿將會使一些金屬離子發生絮凝沉淀；

步驟三，將步驟二所得溶液加至水中，繼續調節pH值至1.0～4.0；如果過酸將會減慢后面鈦酸四異丙酯的水解，使TiO₂產率減少；而過堿將會使TiO₂晶粒過量長大，降低表面活性，削弱光催化性能；