【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝系锂吸附材料，具体涉及一种掺杂型铝系锂吸附材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，锂在各行各业都发挥着重要作用，尤其是在电子设备、电动汽车和储能系统的充电电池生产中扮演重要角色。锂还可用于制药、陶瓷、玻璃和航空航天领域。其轻质和高能量密度的特点使其成为促进技术进步和可持续发展的重要元素。近年来，随着经济和生活的需求，对锂资源的需求不断增加。因此，如何更有效、更环保地开采锂资源变得尤为重要。与从固体矿石中提取锂资源相比，从盐湖卤水中提取锂的成本更低，能耗更低，更加环保。
2、目前，从盐湖卤水中提取锂的方法包括膜法、化学沉淀法、溶剂萃取法、结晶法、浮选法、吸附法以及备受关注的电化学分离技术。吸附法具有低成本、低能耗的优点。然而，随着li2co3价格的急剧下降，更有必要继续开发更高性能、更低成本的锂吸附剂，以降低成本，提高效率。目前，采用的吸附剂主要包括锰/钛基锂吸附剂、铝基锂吸附剂和有机物基锂吸附剂。锰/钛基锂吸附剂解吸锂的常见问题是需要强酸解吸，而锂吸附需要ph＞10的溶液环境。大量酸碱的使用会导致成本增加和环境污染，因此不适合在高原弱生态环境中使用。铝基锂吸附剂(li/al-ldhs)是由氧配位的八面体叠层组成的层状晶体。羟基存在于八面体的六个顶点。水分子和阴离子插入锂层和铝层之间，形成锂提取的前体。锂离子在层状结构中脱嵌后留下的活性位空位可选择性地吸附盐水中的li+。铝基锂吸附剂在吸附和解吸时都不需要酸碱，在解吸锂时，只需用去离子水，既环保又成本低，具有广阔的发展前景。但铝基锂吸
技术实现思路
1、为解决上述全部或者部分技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
2、本专利技术的目的之一在于提供一种掺杂型铝系锂吸附材料，所述掺杂型铝系锂吸附材料包括lial-ldhs和掺杂元素，所述掺杂元素包括过渡金属元素和/或非金属元素，所述过渡金属元素包括co、mn、zr、zn、cu、ni中的一种或者多种，所述非金属元素包括f、p、s、se中的一种或者多种；
3、所述掺杂型铝系锂吸附材料中所含li与al的摩尔比为0.5-5：1，所含掺杂元素的摩尔浓度为所含al的摩尔浓度的0.1-10％。
4、本专利技术提供的掺杂型铝系锂吸附材料具有较低的铝溶解损失、较高的锂吸附容量以及结构稳定性。
5、在部分优选实施例中，所述掺杂型铝系吸附材料包括过渡金属元素和非金属元素，所述过渡金属元素包括co，所述非金属元素包括f，即所述掺杂型铝系吸附材料为co、f共掺杂的lial-ldhs；或者，所述过渡金属元素包括cu，所述非金属元素包括s，即所述掺杂型铝系吸附材料为cu、s掺杂的lial-ldhs；或者，所述过渡金属元素包括zn，所述非金属元素包括f，即所述掺杂型铝系吸附材料为zn、f掺杂的lial-ldhs。本专利技术发现上述过渡金属元素和非金属元素共掺杂的铝系吸附材料不但能够协同提高吸附容量而且能进一步降低铝溶损和提高结构稳定性，显示出更为优异的高效吸附的循环稳定使用性能。
6、其中，更为优选的，所述过渡金属元素包括co，所述非金属元素包括f；或者，所述过渡金属元素包括cu，所述非金属元素包括s。这两种掺杂方案形成的铝系吸附材料的吸附性能和结构稳定性能进一步提高。
7、在所述掺杂型铝系吸附材料包括过渡金属元素和非金属元素的实施例中，所述过渡金属元素和非金属元素的摩尔比例为0.01-5∶0.01-5，例如0.01-5∶1、0.1-5∶1、1-5∶1。
8、本专利技术的目的之二在于提供一种掺杂型铝系吸附材料的制备方法，包括：使含有锂源、铝源、尿素、掺杂元素前驱体和溶剂的混合反应体系在100-180℃的温度条件下进行水热反应2-12h，获得掺杂型铝系锂吸附材料；
9、或者，提供含有铝源、掺杂元素前驱体和溶剂的混合溶液，调节所述混合溶液的ph值为8～10；将锂源分批加入至所述混合溶液中以获得混合反应体系，并在20～80℃温度条件下维持搅拌2-8h，获得掺杂型铝系锂吸附材料；
10、其中，所述掺杂元素前驱体用于提供过渡金属元素和/或非金属元素，所述过渡金属元素包括co、mn、zr、zn、cu、ni中的一种或者多种，非金属元素包括f、p、s、se中的一种或者多种。
11、在部分实施例中，所述混合反应体系中的溶剂包括水。
12、在部分实施例中，所述混合反应体系中锂源、铝源和掺杂元素前驱体的用量满足：所述掺杂型铝系锂吸附材料中所含li与al的摩尔比为0.5-5∶1，所含掺杂元素的摩尔浓度为所含al的摩尔浓度的0.1-10％。
13、在部分实施例中，所述掺杂元素前驱体能够提供过渡金属元素和非金属元素，并且所述掺杂元素前驱体的用量满足使所制备的掺杂型铝系锂吸附材料中过渡金属元素和非金属元素的摩尔比例为0.01-5∶0.01-5。
14、在部分实施例中，所述掺杂元素前驱体包括co的前驱体和f的前驱体；或者，所述掺杂元素前驱体包括cu前驱体和s的前驱体；或者，所述掺杂元素前驱体包括zn的前驱体和f的前驱体。
15、在部分实施例中，所述混合反应体系中尿素的摩尔浓度为铝元素的摩尔浓度的0.5-2倍。
16、在部分实施例中，所述锂源包括锂的氯化盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或者多种，但不限于此。
17、在部分实施例中，所述铝源包括铝的氯化盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或者多种，但不限于此。
18、在部分实施例中，提供过渡金属元素的前驱体包括过渡金属元素的可溶性的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐或碳酸盐中的一种或者多种，但不限于此。
19、在部分实施例中，提供f的前驱体包括lif、naf、kf中的一种或者多种；提供p的前驱体包括磷酸、na3po4、k3po4、ca3(po4)2、na4p2o7、nah2po2中的一种或者多种；提供s的前驱体包括可溶性硫化物和/或可溶性硫酸盐，所述可溶性硫化物包括al2s3；提供se前驱体包括na2seo3、h2seo3、k2seo3、h2seo4、k2seo4、na2seo4中的一种或者多种。
20、本专利技术的目的之三在于提供一种掺杂型铝系锂吸附材料，其特征在于：它由上述任一项技术方案所述的方法制备得到。
21、本专利技术的目的之四在于提供一种锂吸附剂，所述锂吸附剂的原料包括上述任一项技术方案所述的掺杂型铝系锂吸附材料、聚氯乙烯(pvc)、聚丙烯腈(pan)和交联剂，所述掺杂型铝系锂吸附材料的质量与聚氯乙烯和聚丙烯腈的总质量的比例为3∶1-5∶1，所述聚氯乙烯与聚丙烯腈的质量比为0.2∶0.8-0.8∶0.2，所述交联剂的浓度为所述掺杂型铝系锂吸附材料、聚氯乙烯和聚丙烯腈总质量的0.05-10wt％。
22、在部分实施例中，所述交联剂包括乙二胺、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种掺杂型铝系锂吸附材料，其特征在于：所述掺杂型铝系锂吸附材料包括LiAl-LDHs和掺杂元素，所述掺杂元素包括过渡金属元素和/或非金属元素，所述过渡金属元素包括Co、Mn、Zr、Zn、Cu、Ni中的一种或者多种，所述非金属元素包括F、P、S、Se中的一种或者多种；
2.根据权利要求1所述的掺杂型铝系锂吸附材料，其特征在于：所述掺杂型铝系吸附材料包括过渡金属元素和非金属元素，所述过渡金属元素包括Co，所述非金属元素包括F；或者，所述过渡金属元素包括Cu，所述非金属元素包括S；或者，所述过渡金属元素包括Zn，所述非金属元素包括F；
3.一种掺杂型铝系锂吸附材料的制备方法，其特征在于，包括：使含有锂源、铝源、尿素、掺杂元素前驱体和溶剂的混合反应体系在100-180℃的温度条件下进行水热反应2-12h，获得掺杂型铝系锂吸附材料；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述混合反应体系中锂源、铝源和掺杂元素前驱体的用量满足：所述掺杂型铝系锂吸附材料中所含Li与Al的摩尔比为0.5-5：1，所含掺杂元素的摩尔浓度为所含Al的摩尔浓度的0.1-
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述锂源包括锂的氯化盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或者多种；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：提供F的前驱体包括LiF、NaF、KF中的一种或者多种；提供P的前驱体包括磷酸、Na3PO4、K3PO4、Ca3(PO4)2、Na4P2O7、NaH2PO2中的一种或者多种；提供S的前驱体包括可溶性硫化物和/或可溶性硫酸盐，所述可溶性硫化物包括Al2S3；提供Se的前驱体包括Na2SeO3、H2SeO3、K2SeO3、H2SeO4、K2SeO4、Na2SeO4中的一种或者多种。
7.一种掺杂型铝系锂吸附材料，其特征在于：它由权利要求3-6任一项所述的方法制备得到。
8.一种锂吸附剂，其特征在于：所述锂吸附剂的原料包括权利要求1、2或7所述的掺杂型铝系锂吸附材料、聚氯乙烯、聚丙烯腈和交联剂；所述掺杂型铝系锂吸附材料的质量与聚氯乙烯和聚丙烯腈的总质量的比例为3：1-5：1，所述聚氯乙烯与聚丙烯腈的质量比为0.2：0.8-0.8：0.2，所述交联剂的浓度为所述掺杂型铝系锂吸附材料、聚氯乙烯和聚丙烯腈总质量的0.05-10wt％；
9.权利要求8所述的锂吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：
10.权利要求1、2或7所述的掺杂型铝系锂吸附材料或者权利要求8所述的锂吸附剂在卤水提锂或者海水提锂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种掺杂型铝系锂吸附材料，其特征在于：所述掺杂型铝系锂吸附材料包括lial-ldhs和掺杂元素，所述掺杂元素包括过渡金属元素和/或非金属元素，所述过渡金属元素包括co、mn、zr、zn、cu、ni中的一种或者多种，所述非金属元素包括f、p、s、se中的一种或者多种；
2.根据权利要求1所述的掺杂型铝系锂吸附材料，其特征在于：所述掺杂型铝系吸附材料包括过渡金属元素和非金属元素，所述过渡金属元素包括co，所述非金属元素包括f；或者，所述过渡金属元素包括cu，所述非金属元素包括s；或者，所述过渡金属元素包括zn，所述非金属元素包括f；
3.一种掺杂型铝系锂吸附材料的制备方法，其特征在于，包括：使含有锂源、铝源、尿素、掺杂元素前驱体和溶剂的混合反应体系在100-180℃的温度条件下进行水热反应2-12h，获得掺杂型铝系锂吸附材料；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述混合反应体系中锂源、铝源和掺杂元素前驱体的用量满足：所述掺杂型铝系锂吸附材料中所含li与al的摩尔比为0.5-5：1，所含掺杂元素的摩尔浓度为所含al的摩尔浓度的0.1-10％；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述锂源包括锂的氯化盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或者多种...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗清龙，李军，马玉军，张思远，王晓，李明珍，李可昕，董明哲，叶秀深，吴志坚，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：
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