[發明專利]一種晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202310254359.0
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116078344B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王章忠;巴志新;鮑杰華;張澤武;李浩文;許可
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 南京群邁知識產權代理有限公司 32690
• 代理人: 安士影

本發明公開了一種晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑及其制備方法，屬于材料技術領域，本發明的晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑的Lisupgt;+/supgt;飽和吸附量大于50mg/g，循環使用30次后飽和吸附量大于45mg/g；該吸附劑的直徑為0.5~1μm，吸附劑的形狀為晶須狀。本發明的吸附劑結構更加致密，可以有效避免鋰離子熱遷移進入鎂鋁尖晶石的晶格間隙導致鎂鋁尖晶石結構改變，從而進一步提高尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩的循環穩定性。

技術領域

本發明涉及一種晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑及其制備方法，屬于材料技術領域。

背景技術

作為重要的能源金屬，鋰的開發和應用已引起人們的極大關注。相較于固體礦資源的貧乏，我國液態鋰資源豐富，為液態鋰資源大國。鋰以離子的形式存在于地熱水、鹽湖鹵水和海水等液體中，液態鹽湖鋰資源來源較為豐富，已成為目前的研究熱點。

中國專利201811494510.3公開了一種多孔錳系鋰離子篩吸附劑，采用微波水熱反應法制備多孔錳系鋰離子篩吸附劑，采用有機多元醇作為調控生長的結構調控劑和還原劑，制備的吸附劑對鋰選擇性高，吸附量大，但其在溶液中的脫鋰與嵌鋰過程，材料表面的+3價錳發生歧化反應，生成Mn⁴⁺和Mn²⁺，由于Mn²⁺溶于酸，因此錳系鋰離子篩吸附劑在酸浸時存在溶損及溶損大，循環壽命偏低的問題。

中國專利202111431205.1公開了一種鈦基鋰離子交換劑及其制備方法，有效的解決了錳系鋰離子篩吸附劑錳溶損大的問題，然而由于Li⁺易形成離子鍵，H⁺易形成共價鍵，在酸洗的過程中，造成Li⁺和H⁺的替換非原位形成。這也造成了酸洗前后結構不同，進而導致離子篩提鋰效果不甚理想。

發明內容

本發明的目的是，針對上述情況，本發明提供一種晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑，該吸附劑微觀形貌為晶須狀，該吸附劑的Li⁺飽和吸附量大于50mg/g，循環使用30次后飽和吸附量大于45mg/g。

同時，本發明提供一種晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

S01，室溫下，將質量比為1：（0.2~0.5）：（0.5~2）：（15~30）的鋁源、有機配體、酸源和去離子水依次加入反應釜中，30～50℃攪拌0.5～2h后，在180～220℃晶化反應3～8h，過濾，溶劑洗滌，140~160℃干燥10~24h后，得鋁前驅體；

S02，室溫下，將鋰源、鎂源分別配制成0.1mol/L的水溶液，逐滴滴加到緩沖溶液中，超聲攪拌0.5~1h后，加入S01制得的鋁前驅體，繼續超聲攪拌1~2h后，加入檸檬酸，在超聲攪拌狀態下滴加堿溶液，調節溶液pH至中性，并于60~90℃恒溫水浴攪拌2~5h后，140~160℃干燥10~24h，1200~1500℃焙燒10~24h后，得尖晶石型鋰鎂鋁氧化物；緩沖溶液：檸檬酸：鋰源：鎂源：鋁前驅體的質量比為（5~20）：（0.8~1）：（0.4~0.6）：（0.3~0.5）：1；

S03，室溫下，將S02制得的尖晶石型鋰鎂鋁氧化物和酸性溶液加入到反應釜中，酸性溶液：尖晶石型鋰鎂鋁氧化物的質量比為（500~1000）：1，恒溫振蕩2~5h后，過濾，洗滌，80~120℃干燥10~24h后，1200~1500℃焙燒10~24h，得晶須狀尖晶石型鎂鋁氧化物鋰離子篩鹽湖提鋰用吸附劑。

S01中，鋁源為硝酸鋁或明礬；有機配體為均苯三甲酸甲酯或對苯二甲酸甲酯；酸源為硝酸或三氯乙酸；溶劑為N,N-二甲基甲酰胺或乙醇。