【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多孔吸附膜材料的，具体而言，涉及锰系锂离子多孔吸附膜材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂元素广泛地应用于能源和化工等行业，在电动汽车等行业的快速增长推动下，锂的需求量不断提高。锂的主要来源包括含锂矿石和盐湖水、海水、地热卤水、油气开采废水等液态锂资源，其中液态锂资源是目前锂元素的主要来源。现有液体提锂技术主要包括蒸发法、沉淀法、溶剂萃取法、电化学法、膜分离和吸附法等。在这些技术中，吸附法因选择性高、操作简便和成本效益高成为液体提锂的主要技术之一。
2、现有的液体提锂吸附剂材料主要有钛系吸附剂和锰系吸附剂。钛系吸附剂的制备过程复杂，制备成本较高。锰系吸附剂的制备方法简单，吸附效果好，但在反复使用过程中锰元素易溶出造成吸附剂的失效和水质的污染。
3、粉末状的锂吸附剂在实际应用中不利于回收和再生，易造成水体二次污染。因此，在使用过程中通常将粉末状的锂吸附剂与各种聚合物形成复合材料，如微球、纤维和混合基质膜等。其中，混合基质膜是液体提锂的可行方案，在应用过程中不需要额外的过滤步骤，可以有效地避免二次污染。虽然混合基质膜可以保持锂吸附剂的各种性能，但是锂吸附剂制备成混合基质膜后金属元素仍有较大的溶出率，因此，防止混合基质膜中金属元素在使用过程中的溶出是液体提锂领域的一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供锰系锂离子多孔吸附膜材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中混合基质膜中锰元素溶出率高的技术问题。
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3、锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将载体分散于有机溶剂中，然后加入成膜聚合物形成均匀的前驱液；所述载体为二维层状过渡金属的碳化物、氮化物或碳氮化物；
5、将锰锂复合氧化物分散于前驱液中，形成铸膜液；
6、将铸膜液涂布在支撑体上，然后通过纯水进行相转化，得到基质膜；
7、将基质膜放置于锂洗脱液中浸洗，置换出基质膜中的锂离子，即得到锰系锂离子多孔吸附膜材料。
8、作为上述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法的进一步改进：所述载体的制备方法为：
9、将max相材料进行选择刻蚀后得到mxene材料；
10、对mxene材料进行改性处理，即得到载体。
11、作为上述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法的进一步改进：
12、所述max相材料为ti2alc3，得到的mxene材料为二维层状ti3c2；将ti2alc3加入氟化锂和盐酸的混合液中进行水浴反应，反应完成后收集和洗涤沉淀至中性，真空干燥后得到二维层状ti3c2；
13、所述改性处理为：将mxene材料浸渍于改性溶液中，所述改性溶液中含有氢氧化钠、乙胺、乙酰胺和三甲基氯化铵；浸渍完成后收集固体和干燥固体；对固体进行热处理，即得到载体。
14、作为上述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法的进一步改进：
15、氟化锂与盐酸的质量比为1:(6.57～13.13)；ti2alc3与氟化锂的质量比为1:(1～3)；水浴温度为30～50℃，水浴时间为24～72小时；
16、所述改性溶液的质量分数为3％～7％，氢氧化钠、乙胺、乙酰胺和三甲基氯化铵的摩尔比为1:1:1:1；浸渍的固液比为1g:100ml，浸渍2～5h后过滤，再静置6～12h后烘干，然后在惰性气体中于600～800℃下热处理2～4h，即得到载体。
17、作为上述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法的进一步改进：所述成膜聚合物为聚砜；所述有机溶剂为2-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；基于成膜聚合物与有机溶剂的总质量，成膜聚合物的含量为12～18wt％；所述前驱液中成膜聚合物、载体的质量比为1:(0.1～0.3)。
18、作为上述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法的进一步改进：所述锰锂复合氧化物的制备方法为：将锂源和锰源构成的混合粉在空气氛围中煅烧，冷却后获得锰锂复合氧化物。
19、作为上述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法的进一步改进：所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的至少一种；所述锰源选自碳酸锰、氧化锰、二氧化锰、三氧化二锰、醋酸锰中的至少一种；所述混合粉中锂元素与锰元素的摩尔比为1:(1.0～2.0)；煅烧温度为350～750℃，煅烧时间为2～12小时。
20、作为上述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法的进一步改进：所述铸膜液中成膜聚合物与锰锂复合氧化物的质量比为1:(1～3)。
21、为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了锰系锂离子多孔吸附膜材料，技术方案如下：
22、锰系锂离子多孔吸附膜材料，由上述第一方面所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法制备得到；材料的平均粗糙度值为31.5nm，接触角为86.66°，ftir光谱在909cm-1、650cm-1、613cm-1处具有特征峰。
23、为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供了锰系锂离子多孔吸附膜材料的应用，技术方案如下：
24、提锂方法，将上述第一方面所述的制备方法制备得到锰系锂离子多孔吸附膜材料放入含锂溶液中对锂元素进行吸附；或者，采用上述第一方面所述的制备方法制备得到锰系锂离子多孔吸附膜材料对含锂溶液进行过滤。
25、本专利技术的锰系锂离子多孔吸附膜材料及其制备方法和应用具有以下优点：本专利技术创新性引入二维层状过渡金属材料，不仅增加了表面积和众多吸附位点，提升吸附容量，而且可以通过氢键成为锰锂复合氧化物与成膜聚合物之间的连接桥梁，且增加的氢键可以增强mn-o键能，从而阻碍非锂金属溶出，而锂离子与其他金属离子相比表现出较低的吸附能，因此，可以在在保证高吸附量和高选择性的前提下有效防止非锂金属元素的溶出，有效解决了现有技术中混合基质膜的溶出率高的技术问题。
26、下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述载体的制备方法为：
3.如权利要求2所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：
5.如权利要求3所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述成膜聚合物为聚砜；所述有机溶剂为2-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；基于成膜聚合物与有机溶剂的总质量，成膜聚合物的含量为12～18wt％；所述前驱液中成膜聚合物、载体的质量比为1:(0.1～0.3)。
6.如权利要求1所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述锰锂复合氧化物的制备方法为：将锂源和锰源构成的混合粉在空气氛围中煅烧，冷却后获得锰锂复合氧化物。
7.如权利要求6所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的至少一种；所述锰源选自碳
8.如权利要求1所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述铸膜液中成膜聚合物与锰锂复合氧化物的质量比为1:(1～3)。
9.锰系锂离子多孔吸附膜材料，其特征在于：由权利要求1-8之一所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法制备得到；材料的平均粗糙度值为31.5nm，接触角为86.66°，FTIR光谱在909cm-1、650cm-1、613cm-1处具有特征峰。
10.提锂方法，其特征在于：将权利要求1-7之一所述的制备方法制备得到锰系锂离子多孔吸附膜材料放入含锂溶液中对锂元素进行吸附；或者，采用权利要求1-7之一所述的制备方法制备得到锰系锂离子多孔吸附膜材料对含锂溶液进行过滤。
...【技术特征摘要】
1.锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述载体的制备方法为：
3.如权利要求2所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：
5.如权利要求3所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述成膜聚合物为聚砜；所述有机溶剂为2-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；基于成膜聚合物与有机溶剂的总质量，成膜聚合物的含量为12～18wt％；所述前驱液中成膜聚合物、载体的质量比为1:(0.1～0.3)。
6.如权利要求1所述的锰系锂离子多孔吸附膜材料的制备方法，其特征在于：所述锰锂复合氧化物的制备方法为：将锂源和锰源构成的混合粉在空气氛围中煅烧，冷却后获得锰锂复合氧化物。
7.如权利要求6所述的锰系锂离子多孔吸附...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹丹，付辰，黄涛，任玉春，付永胜，吴征莲，刘元，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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