一种多孔纤维束状的钛系锂吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多孔纤维束状的钛系锂吸附剂及其制备方法，该钛系锂吸附剂具有纤维束形貌；所述的纤维的直径为1um～1cm，长度为100um～10cm；所述钛系锂吸附剂具有多孔形貌，所述的多孔形貌使得材料的比表面积达到1～100m

【技术实现步骤摘要】
一种多孔纤维束状的钛系锂吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂吸附剂材料制备领域，具体而言，涉及一种以动物性皮胶原纤维为原料的多孔纤维束状钛系锂吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂作为最轻的碱金属，在陶瓷，人造玻璃，热核聚变，油脂，制冷剂，尤其是可充电电池中起着越来越重要的作用。尤其是随着锂离子电池技术的提升与大规模应用，全球锂电池市场对锂需求迅速增长，陆地矿石锂资源可利用率逐渐下降。因此，液相锂离子提取技术开始迅速发展，锂资源获取重心已逐渐由陆地矿石转移到盐湖卤水及海水。我国的盐湖锂资源十分丰富,因此发展新型高效的锂离子提取技术很有必要。在多种液相锂离子提取技术中，锂离子筛技术具备高选择性、可循环性、制备工艺相对简单的优点，被认为是最有前景的液相提锂技术之一
[0003]目前研究较多的锂离子吸附剂主要为锰系和钛系。锰系离子筛结构稳定性较差，酸洗过程中锰溶损严重，造成较短的循环寿命和水体的污染。钛系由于较强的钛氧键合能，洗脱过程钛溶损小，利于多次循环吸脱附使用，其中偏钛酸H2TiO3由于其可观的理论吸附容量受到广泛关注。H2TiO3中可以置换Li
+
的活性位点主要存在于晶片层间，这意味着其吸脱附动力学相对缓慢，通常需减小颗粒缩短固相扩散路径以弥补先天不足。但粉末吸附剂在工程应用中存在很大的问题：首先无法采用过滤这样的传统固液分离方式，容易造成滤膜堵塞且工业效率极低；其次，如果采用柱式填充，由于粉末吸附剂颗粒过细，流动性差，会导致压降过大，增加能耗，不利于工业上的连续和大规模生产，因此实际应用的吸附剂不仅不会进行纳米化处理反而需要造粒。传统的粘接剂造粒方式减小了比表面积，损失了较多活性位点，，使H2TiO3离子筛原本较低的速率进一步降低，这就造成了吸附性能和实用化之间的矛盾。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种多孔纤维束状的钛系锂吸附剂制备方法，其操作简单方便，不仅制备得到的吸附材料产品性能优异，还能够有效的减少人工和设备的成本。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种多孔纤维束状的钛系锂吸附剂，该钛系锂吸附剂具有纤维束形貌；所述的纤维的直径为1um～1cm，长度为100um～10cm；所述钛系锂吸附剂具有多孔形貌，所述的多孔形貌使得材料的比表面积达到1～100m
2 g
‑1；所述的钛系锂吸附剂吸附容量为30～80mg g
‑1，吸附速度为1
‑
10mg g
‑1h
‑1。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种多孔纤维束钛系锂吸附剂的制备方法，其以动物性皮胶原纤维作为生物质模板，调控钛源、锂源、酚类化合物和醛类化合物的种类和物质的量，再进一步煅烧并酸洗得到多孔纤维束状的锂吸附剂，动物性皮胶原纤维、酚类化合物
和醛类化合物通过烧结基本可以去除，不会对钛系锂吸附剂本体产生不好影响。
[0008]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0009]一种多孔纤维束钛系锂吸附剂及其制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)取动物性皮胶原纤维加入水并在室温下搅拌10min～180min后，加入酚类化合物室温下搅拌10min～180min，随后加入醛类化合物在35℃～65℃的温度下搅拌10min～180min，随后再将其洗涤并过滤，得到改性后的皮胶原纤维；
[0011](2)将上述改性后的皮胶原纤维加入水混合，边搅拌边加酸调节pH＝1～3后，加入钛源，随后在室温下搅拌10min～180min，然后加碱缓慢调节其pH＝5～9，随后再在35℃～65℃的温度下搅拌10h～18h，最后洗涤、过滤并干燥，得到干料；
[0012](3)取锂源和上述干料混合均匀形成干燥烧结料后，将干燥烧结料在空气或氩气条件下以600℃～1000℃的温度烧结2h～6h，形成前驱体；
[0013](4)用浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的盐酸浸泡前驱体10h～30h并用去离子水洗涤并干燥得到钛系锂吸附剂。
[0014]优选地，步骤(1)，所述的动物性皮胶原纤维和水的固液比为0.001g/ml～0.1g/ml。
[0015]优选地，步骤(1)，所述的酚类化合物为苯酚、邻位甲酚、间位甲酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚、氯酚中的一种或多种。
[0016]优选地，步骤(1)，所述动物性皮胶原纤维与酚类化合物的质量比为0.5～3。
[0017]优选地，步骤(1)，所述的醛类化合物为甲醛、乙醛、芳香醛、肉桂醛、香草醛、戊二醛、葡萄糖中的一种或者多种。
[0018]优选地，步骤(1)，所述醛类和酚类化合物的摩尔比为0.1～10。
[0019]优选地，步骤(2)，所述的改性后的皮胶原纤维和水的固液比为0.001g/ml～0.1g/ml
[0020]优选地，所述钛源为硫酸钛、硫酸氧钛、四氯化钛、三氯化钛或硫酸亚钛等。
[0021]优选地，所述钛源和动物性皮胶原纤维的质量比为0.2～4；
[0022]步骤(3)，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、乙酸锂或柠檬酸锂中的一种或多种；
[0023]步骤(3)，且锂源中的锂元素与干料中钛元素的摩尔比为2～8。
[0024]一种多孔纤维束状钛系锂吸附剂，其特征在于，采用如权利要求1中任意一项所述的制备方法制得；所述钛系锂吸附剂具有纤维束形貌，所述的纤维的直径为1um～1mm，长度为100μm～10cm；所述钛系锂吸附剂具有多孔形貌，所述的多孔形貌使得材料的比表面积达到1～100m
2 g
‑1；所述的钛系锂吸附剂吸附容量为30～80mg g
‑1，吸附速度为1
‑
10mg g
‑1h
‑1。本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术提供一种多孔纤维束状的钛系锂吸附剂，该钛系锂吸附剂具有纤维束形貌，所述的纤维的直径为1um～1cm，长度为100um～10cm；所述钛系锂吸附剂具有多孔形貌，所述的多孔形貌使得材料的比表面积达到1～100m
2 g
‑1；所述的钛系锂吸附剂吸附容量为30～80mg g
‑1，吸附速度为1
‑
10mg g
‑1h
‑1。
[0026]本专利技术实施例提供的多孔纤维束状的钛系锂吸附剂制备方法，其操作简单方便，不仅制备得到的锂吸附剂产品性能优异，还能够有效的减少人工和设备的成本。利用该制
备方法制备的多孔纤维束状钛系锂吸附剂，其以动物性皮胶原纤维作为生物质模板，调控钛源、锂源、酚类化合物和醛类化合物的种类和物质的量，再进一步煅烧并酸洗得到多孔纤维束状的锂吸附剂。动物性皮胶原纤维、酚类化合物和醛类化合物通过烧结基本可以去除，不会对钛系锂吸附剂本体产生不好影响。通过此种改性方法，可以使原料充分混合均匀并增强吸附效果，最后通过高温烧结，即可得到多孔钛系锂吸附剂前驱体，再经过酸洗去掉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔纤维束状的钛系锂吸附剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取动物性皮胶原纤维加入水并在室温下搅拌10min～180min后，加入酚类化合物室温下搅拌10min～180min，随后加入醛类化合物在35℃～65℃的温度下搅拌10min～180min，随后再将其洗涤并过滤，得到改性后的皮胶原纤维；(2)将上述改性后的皮胶原纤维加入水混合，边搅拌边加酸调节pH＝1～3后，加入钛源，随后在室温下搅拌10min～180min，然后加碱缓慢调节其pH＝5～9，随后再在35℃～65℃的温度下搅拌10h～18h，最后洗涤、过滤并干燥，得到干料；(3)取锂源和上述干料混合均匀形成干燥烧结料后，将干燥烧结料在空气或氩气条件下以600℃～1000℃的温度烧结2h～6h，形成前驱体；(4)用浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的盐酸浸泡前驱体10h～30h并用去离子水洗涤并干燥得到钛系锂吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)，所述的动物性皮胶原纤维和水的固液比为0.001g/ml～0.1g/ml。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)，所述的酚类化合物为苯酚、邻位甲酚、间位甲酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚、氯酚中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)，所述动物性皮胶原纤维与酚类化合物的质量比为0.5～3。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云，王倩，黄琳桦，粟亨培，朱思红，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：