掺杂型锂钛复合氧化物的制备及其离子交换性能的研究
发布时间：2021-06-06 07:19
锂及其化合物以其优异的性能被广泛应用在各行各业,其中锂电池行业最近几年作为清洁能源越来越受广泛关注,因此如何高效的获得锂资源成为锂应用发展的关键因素。锂主要以液态锂及矿石锂的形式存在,矿石锂开采对环境造成不可逆的破坏,而液态锂资源则以其巨大的储备量优势,以及绿色高效的提锂技术成为提锂技术发展的研究热门。本文以液态提锂技术为背景制备出高效锂离子筛,并对其合成路径以及性能做了较深入的研究。首先,通过水热合成的方法成功制备了金属铈掺杂的Li4Ti5O12氧化物前驱体,然后通过酸浸制得锂离子筛。经TG-DTG、XRD、SEM及性能测试,考察了离子筛的晶相、形貌及选择稳定性。结果表明当金属铈分掺杂量为0.02时,锂离子筛具有最佳的选择性和吸附性。其中XRD结果表明,金属铈掺杂后出现了特征峰峰偏移,但是酸改前后保留了基本的尖晶石结构。锂离子筛峰饱和交换容量高达6.8496 mmol/g,并且经过5次循环实验后仍然保持了较高的交换容量,表明该离子筛具有较高的交换容量以及稳定性。其次,通过水热合成法添加F127制备了锂钛复合氧化物(Li...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂的生产使用流程
离子筛吸附示意图
掺杂型锂钛复合氧化物的制备及其离子交换性能的研究18分效应在很大程度上取决于LiMn2O4前驱体的晶体结构和形态，因此首先合成了具有不同晶体结构的各种块状或纳米晶状MnO2，然后在可分解锂化合物（例如碳酸锂）之间进行高温固相反应。或硝酸盐）和MnO2形成LiMn2O4前体，然后进行酸处理，从Li–Mn–O晶格中提取锂，得到最终的具有选择性吸附锂离子能力的离子筛[51-54]。图1-3LiMn2O4晶体骨架及多面体结构图Fig.1-3LiMn2O4crystalskeletonandpolyhedronstructurediagram人们发现尖晶石结构的离子筛对锂离子有特殊的选择性，因此为解决溶损率高的问题，人们研究了锂钛型离子筛也具有尖晶石结构，且钛离子不发生价态变化，因此有效地解决了溶损的问题。具有尖晶石结构的材料的化学通式为AB2O4，尖晶石Li4Ti5O12（也报道为Li1.33Ti1.67O4，Li4/3Ti5/3O4或[Li]8a[Li1/3Ti5/3]16d[O4]32e）是固溶体家族Li3+xTi6-xO12（0≤x≤1）的重要成员，其中氧离子（32e）与四面体（8a、8b、48c）和八面体（16c、16d）配合的间隙形成立方密排（ccp）阵列部分被A和B阳离子占据[55]。掺杂是化工以及材料领域中常用的改性方法，人们在不断的研究中发现，在很多材料结构中掺杂一些离子半径相近的金属离子，能够很大的改善材料的性能。掺杂的方法有很多种，主要分为物理掺杂和化学掺杂，掺杂后的材料由于掺杂金属代替原来的原子的位置，导致晶格产生很小的畸变，进而提高其各方面性能。例如TiO2在催化领域有很重要的作用，而在TiO2的晶形结构中掺入少量的过渡金属离子，其光催化性能有理想的提高。因此，为了进一步提高离子筛对锂离子的吸附能力，在晶格中掺杂一些杂金属元素也是常用的手段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外锂矿主要类型、分布特点及勘查开发现状[J]. 刘丽君,王登红,刘喜方,李建康,代鸿章,闫卫东. 中国地质. 2017(02)
[2]杯[4]芳烃衍生物与Li+络合研究和海水提锂的新展望[J]. 温贤勇,裘俊红. 浙江水利科技. 2014(04)
[3]锂离子电池发展现状及其前景分析[J]. 闫金定. 航空学报. 2014(10)
[4]三维有序大孔锂离子筛的制备及其交换性能研究[J]. 董殿权,毕参参,李晶,胡哓瑜,林润雄. 无机化学学报. 2012(07)
[5]海水提锂技术的研究进展[J]. 范会生,张海春,陆阿定,郁小芬. 无机盐工业. 2012(05)
[6]基于中国专利的锂电池发展趋势分析[J]. 赵晏强,李金坡. 情报杂志. 2012(01)
[7]盐湖卤水锂资源及其开发进展[J]. 高峰,郑绵平,乜贞,刘建华,宋彭生. 地球学报. 2011(04)
[8]我国锂工业现状及前景分析[J]. 雪晶,胡山鹰. 化工进展. 2011(04)
[9]海水卤水提锂高效吸附剂的合成及应用研究[J]. 刘骆峰,张雨山,黄西平,张家凯,王玉琪. 化学工业与工程. 2010(02)
[10]世界锂资源现状及开发利用趋势[J]. 戴自希. 中国有色冶金. 2008(04)
本文编号：3213885
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂的生产使用流程
离子筛吸附示意图
掺杂型锂钛复合氧化物的制备及其离子交换性能的研究18分效应在很大程度上取决于LiMn2O4前驱体的晶体结构和形态，因此首先合成了具有不同晶体结构的各种块状或纳米晶状MnO2，然后在可分解锂化合物（例如碳酸锂）之间进行高温固相反应。或硝酸盐）和MnO2形成LiMn2O4前体，然后进行酸处理，从Li–Mn–O晶格中提取锂，得到最终的具有选择性吸附锂离子能力的离子筛[51-54]。图1-3LiMn2O4晶体骨架及多面体结构图Fig.1-3LiMn2O4crystalskeletonandpolyhedronstructurediagram人们发现尖晶石结构的离子筛对锂离子有特殊的选择性，因此为解决溶损率高的问题，人们研究了锂钛型离子筛也具有尖晶石结构，且钛离子不发生价态变化，因此有效地解决了溶损的问题。具有尖晶石结构的材料的化学通式为AB2O4，尖晶石Li4Ti5O12（也报道为Li1.33Ti1.67O4，Li4/3Ti5/3O4或[Li]8a[Li1/3Ti5/3]16d[O4]32e）是固溶体家族Li3+xTi6-xO12（0≤x≤1）的重要成员，其中氧离子（32e）与四面体（8a、8b、48c）和八面体（16c、16d）配合的间隙形成立方密排（ccp）阵列部分被A和B阳离子占据[55]。掺杂是化工以及材料领域中常用的改性方法，人们在不断的研究中发现，在很多材料结构中掺杂一些离子半径相近的金属离子，能够很大的改善材料的性能。掺杂的方法有很多种，主要分为物理掺杂和化学掺杂，掺杂后的材料由于掺杂金属代替原来的原子的位置，导致晶格产生很小的畸变，进而提高其各方面性能。例如TiO2在催化领域有很重要的作用，而在TiO2的晶形结构中掺入少量的过渡金属离子，其光催化性能有理想的提高。因此，为了进一步提高离子筛对锂离子的吸附能力，在晶格中掺杂一些杂金属元素也是常用的手段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外锂矿主要类型、分布特点及勘查开发现状[J]. 刘丽君,王登红,刘喜方,李建康,代鸿章,闫卫东. 中国地质. 2017(02)
[2]杯[4]芳烃衍生物与Li+络合研究和海水提锂的新展望[J]. 温贤勇,裘俊红. 浙江水利科技. 2014(04)
[3]锂离子电池发展现状及其前景分析[J]. 闫金定. 航空学报. 2014(10)
[4]三维有序大孔锂离子筛的制备及其交换性能研究[J]. 董殿权,毕参参,李晶,胡哓瑜,林润雄. 无机化学学报. 2012(07)
[5]海水提锂技术的研究进展[J]. 范会生,张海春,陆阿定,郁小芬. 无机盐工业. 2012(05)
[6]基于中国专利的锂电池发展趋势分析[J]. 赵晏强,李金坡. 情报杂志. 2012(01)
[7]盐湖卤水锂资源及其开发进展[J]. 高峰,郑绵平,乜贞,刘建华,宋彭生. 地球学报. 2011(04)
[8]我国锂工业现状及前景分析[J]. 雪晶,胡山鹰. 化工进展. 2011(04)
[9]海水卤水提锂高效吸附剂的合成及应用研究[J]. 刘骆峰,张雨山,黄西平,张家凯,王玉琪. 化学工业与工程. 2010(02)
[10]世界锂资源现状及开发利用趋势[J]. 戴自希. 中国有色冶金. 2008(04)
本文编号：3213885
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