本申请实施例涉及一种自废旧锂电池正极材料中回收的γ晶型锰基催化剂及其制备方法和应用，属于废旧物资回收利用技术领域。本申请实施例自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，包括以下步骤：S1、将废旧三元锂电池置于NaCl溶液中充分浸泡；S2、将电池拆卸并分类，其中正极材料干燥后进行裁剪，并进行焙烧，粉碎过筛后得到正极活性粉末；S3、对正极活性粉末进行浸出，过滤后得到澄清浸出液；S4、调节浸出液pH，再加入亚硫酸铵/亚硫酸钠和去离子水，得到悬浊液A；S5、将悬浊液A进行水热反应，反应结束后进行固液分离、洗涤、干燥、煅烧后得到γ晶型锰基催化剂。该催化剂在催化VOCs分解的过程中有较高的催化效率。
【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及废旧物资回收利用，特别是涉及一种自废旧锂电池正极材料中回收的γ晶型锰基催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锰酸锂电池由于其成本低、快充性能表现良好、低温性能突出等优势在电动自行车领域的占比逐年增加，由此产生的废旧锂电池也成为新的“城市矿山”。废旧锰酸锂电池中富含锰(mn)、锂(li)等金属元素，如能将其有效回收利用，既可以避免重金属污染，又能带来可观的经济效益。挥发性有机物(vocs)是大气污染物的主要来源之一，也是二次有机气溶胶(soas)和臭氧(o3)的重要前体。因此，有效控制vocs的排放对于解决大气污染问题至关重要。在众多vocs处理技术中，催化氧化被认为是最有前途的技术之一，因为它可以在较低的温度、高活性和低成本下完全转化vocs。对于催化氧化，催化剂是大规模推广应用的关键。多种vocs氧化催化剂的合成已成为众多研究者关注的焦点。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供一种自废旧锂电池正极材料中回收的γ晶型锰基催化剂及其制备方法和应用，该方法利用废三元锂电池中的锰基过渡金属合成二氧化锰催化剂，能够有效克服上述现有技术所存在的缺陷。
2、本申请实施例第一方面提供一种自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，包括以下步骤：
3、s1、将废旧三元锂电池置于nacl溶液中充分浸泡；
4、s2、利用工具锯开电池外壳，将电池拆卸并分类，其中正极材料干燥后进行裁剪，并进行焙烧，粉碎过筛后得到正极活性粉末；
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p>5、s3、选用酸溶液和还原剂对所述正极活性粉末进行浸出，过滤后得到澄清浸出液；6、s4、将碱金属氢氧化物加入所述澄清浸出液中，搅拌均匀，调节浸出液ph，再加入亚硫酸铵和去离子水，搅拌均匀，得到悬浊液a；
7、s5、将所述悬浊液a进行水热反应，反应结束后进行固液分离、洗涤、干燥、煅烧后得到γ晶型锰基催化剂。
8、具体地，一种自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，具体包括以下步骤：
9、s1、将废旧三元锂电池置于nacl溶液中充分浸泡，使其完全放电，以保证后续拆解过程的安全；
10、s2、利用工具锯开电池外壳，将电池拆卸并分类为正极材料和剩余部分，正极材料在通风橱中自然晾干，随后被剪成正方形小片，并在马弗炉中焙烧以除去粘结剂pvdf，焙烧后的正极片经粉碎机粉碎并过筛，得到正极活性粉末；
11、s3、选用酸溶液和还原剂对所述正极活性粉末进行浸出，使得主要金属元素由固体转移至溶液中，浸出完成后，混合液经滤膜过滤后得到澄清浸出液；
12、s4、将碱金属氢氧化物加入所述澄清浸出液中，搅拌均匀，调节浸出液ph至3-6，再加入亚硫酸铵/亚硫酸钠和去离子水，搅拌均匀，得到悬浊液a；
13、s5、将所述悬浊液a放入聚四氟乙烯内胆的反应釜中，将反应釜放入鼓风干燥箱中进行水热反应，反应结束后将得到的样品进行过滤，再用去离子水冲洗，直至滤液为中性，将得到的滤渣放入鼓风干燥箱进行干燥处理，再将干燥后的样品放入马弗炉中进行煅烧处理，煅烧后研磨，得到γ晶型锰基催化剂t-γ-mno2。
14、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s3中，浸出条件为：浸出温度为60-80℃，浸出时间为1-5h，固液比为20:1。
15、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s5中，水热反应温度为80-100℃，水热反应时间为20-30h。水热反应温度优选为80℃、90℃或100℃等；水热反应时间优选为20h、25h或30h等。
16、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s5中，干燥温度为55-80℃，干燥时间为8-24h。干燥温度优选为50℃、60℃、70℃或80℃等；干燥时间优选为8h、10h、12h或24h等。
17、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s5中，煅烧升温速率为2-6℃/min，煅烧温度为300-450℃，煅烧时间为1-3h。煅烧升温速率优选为2℃/min、4℃/min或6℃/min等；煅烧温度优选为300℃、350℃、400℃或450℃等；煅烧时间优选为1h、2h或3h等。
18、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s3中，所述酸溶液为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸中的至少一种；或
19、所述还原剂为过氧化氢、亚硫酸氢钠、葡萄糖中的至少一种。
20、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s4中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾；或
21、所述亚硫酸铵与澄清浸出液中mn2+的摩尔比为1:1。
22、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s2中，将电池拆卸并分类为正极材料和剩余部分，所述剩余部分包括负极材料、铁壳、隔膜和电解质。
23、本申请实施例第二方面还提供一种γ晶型锰基催化剂，采用上述的方法回收得到的γ晶型锰基催化剂。
24、本申请实施例第三方面还提供上述的γ晶型锰基催化剂在工业尾气处理vocs中的应用。
25、本申请实施例回收得到的t-γ-mno2催化剂在甲苯浓度为1000ppm，空速为60,000ml·g-1·h-1的条件下，t-γ-mno2催化氧化甲苯转化率的t90和t50分别为239℃和233℃；在氯苯浓度为1000ppm，空速为60,000ml·g-1·h-1的条件下，t-γ-mno2催化氧化甲苯转化率的t90和t50分别为312℃和290℃；在甲醛浓度为1000ppm，空速为60,000ml·g-1·h-1的条件下，t-γ-mno2催化氧化甲苯转化率的t90和t50分别为130℃和86℃，与纯物质制备的同类α-mno2相比，t90和t50均具有较大幅度的下降，同时可实现废旧锂电池的资源化利用，具有较好的应用前景。
26、本申请实施例与现有技术相比，具有如下有益效果：
27、1、本申请实施例中的t-γ-mno2催化剂为具有γ晶型结构的锰基催化剂，且催化剂介孔数量显著增多，比表面积和孔体积也大大提高，吸附氧物种更加丰富，从而具备更加优良的低温氧化还原能力和vocs催化活性；
28、2、本申请实施例中t-γ-mno2催化剂的合成基于废旧锂电池的回收，采用以废治废的思路，对vocs进行降解，且该催化剂在催化vocs分解的过程中有较高的催化效率。
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【技术保护点】
1.一种自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤S3中，浸出条件为：浸出温度为60-80℃，浸出时间为1-5h，固液比为20:1。
3.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤S5中，水热反应温度为80-100℃，水热反应时间为20-30h。
4.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤S5中，干燥温度为55-80℃，干燥时间为8-24h。
5.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤S5中，煅烧升温速率为2-6℃/min，煅烧温度为300-450℃，煅烧时间为1-3h。
6.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤S3中，所述酸溶液为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸中的至少一种；或
7.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤S4中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾；或
8.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤S2中，将电池拆卸并分类为正极材料和剩余部分，所述剩余部分包括负极材料、铁壳、隔膜和电解质。
9.一种γ晶型锰基催化剂，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的方法回收得到的γ晶型锰基催化剂。
10.权利要求9所述的γ晶型锰基催化剂在工业尾气处理VOCs中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤s3中，浸出条件为：浸出温度为60-80℃，浸出时间为1-5h，固液比为20:1。
3.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤s5中，水热反应温度为80-100℃，水热反应时间为20-30h。
4.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤s5中，干燥温度为55-80℃，干燥时间为8-24h。
5.根据权利要求1所述的自废旧锂电池正极材料中回收γ晶型锰基催化剂的方法，其特征在于，步骤s5中，煅烧升温速率为2-6℃/min，煅烧温度为...
【专利技术属性】
技术研发人员：闵欣，金宏阳，赵松建，叶招莲，李贞，仲蕾，陈珂，朱薏蒙，于金鑫，武学前，白洋，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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