本發(fā)明屬于復(fù)合鋰吸附材料制備，尤其是涉及一種中空球狀復(fù)合鋰吸附材料的成型方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋰作為支撐國家新能源戰(zhàn)略的重要元素，被公認(rèn)為是“推動(dòng)世界進(jìn)步的“綠色能源金屬”和“白色石油”，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域。海水、地?zé)崴望}湖鹵水中具有占地球總量60％以上的鋰資源，面向海水、地下鹵水和鹽湖鹵水高效開發(fā)鋰資源具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

2、吸附法是目前公認(rèn)的最具潛力的海鹵水提鋰方法，其核心技術(shù)是利用無機(jī)鋰離子篩(lit?hium?ion?sieve，lis)吸附劑結(jié)構(gòu)對li+的“記憶作用”實(shí)現(xiàn)li+分離富集。然而，lis通常以粉體形式存在，易團(tuán)聚、易流失、難回收等問題限制著其工業(yè)應(yīng)用。為解決這些工業(yè)難題，通過浸沒相轉(zhuǎn)化法、冷凍干燥法、靜電紡絲法等成型技術(shù)制備了粒狀、泡沫狀、海綿狀、平板膜狀和纖維狀等復(fù)合鋰吸附材料。

3、然而，這些復(fù)合鋰吸附材料在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)三個(gè)新問題：一是由于由于聚合物材料對lis活性吸附位點(diǎn)的“遮蔽效應(yīng)”，導(dǎo)致其鋰吸附容量和吸附速率雙下降；二是由于無機(jī)lis與有機(jī)聚合物之間缺少相互作用，導(dǎo)致其界面相容性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定較差；三是當(dāng)前所報(bào)道的成型步驟較為繁瑣，不易實(shí)現(xiàn)規(guī)模放大生產(chǎn)。這些問題進(jìn)一步限制了當(dāng)前復(fù)合鋰吸附材料的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種中空球狀復(fù)合鋰吸附材料的成型方法及應(yīng)用，通過對粉體鋰離子篩的原位功能修飾，并通過溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法制得了呈現(xiàn)中空球狀的復(fù)合鋰吸附材料，鋰吸附容量高。

2、本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明一方面提供了一種中空球狀復(fù)合鋰吸附材料的成型方法，該成型方法是利用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化而制得，具體操作為：

4、(1)將粉體鋰離子篩1.0～6.0wt％和兒茶酚胺類化合物0.05～0.2wt％，加入至低沸點(diǎn)溶劑中，在400～600w超聲下使粉體鋰離子篩分散20-40min，得到懸浮液；

5、(2)將聚砜2.0～6.0wt％加入至所述懸浮液中，室溫條件20～25℃下攪拌2～5h，制備得到鑄膜液；

6、(3)將步驟(2)中制得的鑄膜液吸入針管，以水+乙醇共溶劑為接受液，接受液中乙醇體積為0～20％，在接受液液面以上10～20cm高度處，逐滴滴入鑄膜液，經(jīng)過1～2h的相轉(zhuǎn)化后，用純水充分洗滌，得到中空球狀復(fù)合鋰吸附材料。其中，從水中加入合適比例的乙醇有助于降低接受液的表面張力，進(jìn)而調(diào)控中空球狀復(fù)合鋰吸附材料的球壁厚度與微孔結(jié)構(gòu)，但當(dāng)乙醇含量超過20％時(shí)，球壁厚度過小而成癟片狀。

7、進(jìn)一步地，所述粉體鋰離子篩為鈦系鋰離子篩、錳系鋰離子篩、鋁系鋰離子篩等。

8、進(jìn)一步地，所述鑄膜液中聚砜3.0～5.0wt％。

9、進(jìn)一步地，所述接受液中乙醇體積為0～10.0％。

10、進(jìn)一步地，所述兒茶酚胺類化合物的作用是通過氧化-自聚實(shí)現(xiàn)對粉體離子篩的親水功能修飾，所述兒茶酚胺類化合物為鹽酸多巴胺、鄰苯二酚、單寧酸、沒食子酸、間苯二胺中的一種或兩種以上。

11、進(jìn)一步地，所述低沸點(diǎn)溶劑為二氯甲烷、二硫化碳、三氯甲烷、四氫呋喃中的一種或兩種以上。

12、進(jìn)一步地，聚砜的作用是作為包覆粉體鋰離子篩的載體。聚砜還可以為聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。

13、本發(fā)明另一方面提供一種所述成型方法制備的中空球狀復(fù)合鋰吸附材料在吸附鋰中的應(yīng)用。

14、進(jìn)一步地，將所述中空球狀復(fù)合鋰吸附材料以固液比1:100～1:200分散于ph＝11.5～12.5的含鋰溶液，采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀測試吸附容量。

15、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

16、(1)本發(fā)明利用綠色仿生材料，在成型過程中實(shí)現(xiàn)對粉體離子篩的原位功能修飾，并通過溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法制得了呈現(xiàn)中空球狀的復(fù)合鋰吸附材料，成型方法簡單易行，制備得到的中空球狀復(fù)合鋰吸附材料中的鋰離子篩趨于中空球內(nèi)外表面富集，表現(xiàn)出與粉體鋰離子篩相當(dāng)?shù)匿囄饺萘?，且?yīng)用于實(shí)際地下鹵水中循環(huán)5次，仍能保持90％以上的吸附容量，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性；

17、(2)該成型技術(shù)具有普適性，其鈦系、錳系、鋁系等粉體鋰離子篩均可適用，甚至進(jìn)一步拓展，也適用于吸附溴、銣、銫、鍶離子復(fù)合吸附材料的成型制備，可為海鹵水提鋰工業(yè)化提供一種技術(shù)支撐，極具工業(yè)化應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種中空球狀復(fù)合鋰吸附材料的成型方法，其特征在于，該成型方法是利用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化而制得，具體操作為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，鑄膜液中聚砜3.0～5.0wt％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，接受液中乙醇體積為0～10.0％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述兒茶酚胺類化合物為鹽酸多巴胺、鄰苯二酚、單寧酸、沒食子酸、間苯二胺中的一種或兩種以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述低沸點(diǎn)溶劑為二氯甲烷、二硫化碳、三氯甲烷、四氫呋喃中的一種或兩種以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，聚砜還可以為聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一所述的成型方法制備的中空球狀復(fù)合鋰吸附材料在吸附鋰中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的的應(yīng)用，其特征在于，將所述中空球狀復(fù)合鋰吸附材料以固液比1:100～1:200分散于ph＝11.5～12.5的含鋰溶液，采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀測試吸附容量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于復(fù)合鋰吸附材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種中空球狀復(fù)合鋰吸附材料的成型方法及應(yīng)用，制備包括：將粉體鋰離子篩和兒茶酚胺類化合物加入至低沸點(diǎn)溶劑中分散，得到懸浮液；將聚砜加入至懸浮液中，室溫條件攪拌，制備得到鑄膜液；將制得的鑄膜液吸入針管，以水+乙醇共溶劑為接受液，接受液中乙醇體積為0～20％，在接受液液面以上10～20cm高度處，逐滴滴入鑄膜液，經(jīng)過相轉(zhuǎn)化后，用純水充分洗滌，得到中空球狀復(fù)合鋰吸附材料。本發(fā)明成型方法簡單易行，制備的中空球狀復(fù)合鋰吸附材料，鋰吸附容量高。

技術(shù)研發(fā)人員：許麗娜,鄧天龍,王士強(qiáng),韓森建,馮宇陽,張一飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11