[發明專利]一種鈦系鋰離子篩的制備方法

有效

• 申請號: 202110237447.0
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113117635B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 李偉;劉志強;王東興;朱薇;陶進長;高遠
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院稀有金屬研究所
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/04;B01J20/30;C22B3/24;C22B26/12
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;莫瑤江

本發明公開了一種鈦系鋰離子篩的制備方法，將TiO₂粉末或者壓片與金屬集流體復合作為工作電極，以石墨為對電極，在堿金屬鹵化物中，在氬氣氣氛中，溫度400～700℃，電壓為2.0～3.2V，進行陰極極化1～5小時，再對工作電極進行在1.0～2.6V陽極極化，極化時間0.5～2小時，冷卻至常溫后取出，然后洗滌，真空干燥后得到極化產物；得到的產物在空氣中600～900℃灼燒1～3小時后冷卻，所得產物在0.5～0.6mol/L的鹽酸中酸浸24～48h，得到鈦系鋰離子篩，有更豐富的鋰離子通道，有效提高了其吸附量。

技術領域：

本發明涉及一種鈦系鋰離子篩的制備方法。

背景技術：

目前對于鋰離子篩目前主要集中研究錳系離子篩，但是錳系離子篩存在錳溶損大，循環次數少等不足等缺陷。而鈦系鋰離子篩具有溶損少、結構穩定等優點。但是現有的制備方法制得的鈦系鋰離子篩通常存在的洗脫、吸附速率較慢、顆粒尺寸不可控、吸附量差等缺陷，不利于工業化應用。因此，亟需新的鈦系鋰離子篩。

發明內容：

本發明的目的是提供一種鈦系鋰離子篩的制備方法，實現顆粒尺寸可控、確保批次穩定性、一致性以及高吸附量。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種鈦系鋰離子篩的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)將TiO₂粉末或者壓片與金屬集流體復合為工作電極，以石墨對電極，在惰性氣氛保護下的堿金屬鹵化物中，400～700℃，2.0～3.2V，進行陰極極化，極化時間0.5～5小時；

2)再對工作電極1.0～2.6V進行陽極極化，極化時間0.5～2小時，完成后冷卻至室溫并經清洗真空烘干后，在空氣中600～900℃灼燒1～3小時后冷卻，所得產物在0.5～0.6mol/L的鹽酸中酸浸24～48h，得到鈦系鋰離子篩。

所述堿金屬鹵化物為LiCl或LiCl與Na或K的氯化物一種或兩種組成的混合物。

所述金屬集流體為熔點高于反應溫度的絲狀、網狀或片狀的鈦、不銹鋼、鉬、鎢或鎳。

所述TiO₂粉末是將市售TiO₂粉末在溫度為600～900℃和惰性氣氛下燒結；所述TiO₂壓片是將市售TiO₂粉末在壓力為2～20MPa下壓片，在溫度為600～900℃和惰性氣氛下燒結。

本發明的原理是：將TiO₂粉末或者壓片，在含LiCl的金屬鹵化物中進行陰極極化，鋰離子通過電化學定量嵌入TiO₂后，再通過陽極極化脫出或者通過進一步灼燒脫出在材料內部形成鋰離子通道，經過后續酸浸部分被H⁺取代形成鋰離子篩材料。

本發明的有益效果如下：本發明得到的鋰離子篩材料有更豐富的鋰離子通道，有效提高了其吸附量。與之前制備鈦系鋰離子篩的方式不同，采用電化學極化的方式可以精確地控制化學計量比。在整個工藝流程中，鋰離子先電陰極極化嵌入氧化鈦晶格，然后經過陽極極化部分脫嵌再經灼燒形成復合氧化物的混合物后，最終部分鋰離子通過酸浸處理被H⁺替代得到鈦系鋰離子篩材料。由于工藝流程經過了鋰離子嵌入再脫嵌的過程，得到的鋰離子篩材料有更豐富的鋰離子通道，有效提高了其吸附量。

具體實施方式：

以下是對本發明的進一步說明，而不是對本發明的限制。

實施例1：