H2TiO3新型锂离子筛研究进展

H2TiO3新型锂离子筛是近年来从盐湖卤水和海水中提锂的研究热点.详述了H2TiO3锂离子筛的结构,明确了H2TiO3的结构不同于前驱体Li2TiO3的结构,提出了H2TiO3是具有3R 1层序的层状双氢氧化物,可以被描述为电中性的金属氢氧化物的叠加[(OH)2OTi2O(OH)2].目前,H2TiO3前驱体的制备方法主要有固相反应法、溶胶-凝胶法和水热法.综述了三种制备方法对H2TiO3性能的影响,其中,水热法制备的Li2TiO3前驱体晶粒尺寸小、结构稳定、Li+提取率高,得到的H2TiO3锂离子筛饱和吸附容量高.因此,水热法具有广阔的应用前景.H2TiO3锂离子筛通常为粉体材料,在使用和转移中存在着流损大、回收再利用困难,造成动态应用较差等问题,限制其在实际工业中的应用.介绍了H2TiO3锂离子筛的掺杂和成形的研究进展,提出了相关建议.最后,对H2TiO3锂离子筛的吸附机理进行简要总结,主要有离子交换机制、化学吸附、单层吸附.

碳含量对新型TiO(OH)_(2)/C锂离子筛吸锂性能的影响

粉体TiO(OH)_(2)具有高平衡吸附容量、平衡吸附速率和低的溶损率,是一种性能优异的锂离子筛.但在实际应用中存在回收困难、流损大的问题,通常采用成形的方法解决.借鉴核聚变工程领域中β-Li_(2)TiO_(3)小球制备工艺,制备了以多孔碳材料为基体的新型TiO(OH)_(2)/C锂离子筛,研究了不同C含量的TiO(OH)_(2)/C锂离子筛吸附容量,C含量为1:0.25的TiO(OH)_(2)/C锂离子筛Li^(+)吸附容量最大,为53.46 mg/g.对其吸附动力学进行了研究,各C含量的TiO(OH)_(2)/C锂离子筛均适合用伪二级动力学解释.用SEM分析TiO(OH)_(2)/C锂离子筛形貌,发现成形后大尺寸和小尺寸的TiO(OH)_(2)锂离子筛颗粒尺寸均减小,团聚现象消失,均匀的分布在C膜上.用XRD测试分析TiO(OH)_(2)/C锂离子筛的物相,发现吸附后TiO(OH)_(2)三强特征衍射峰位置向高角度方向偏移,平均晶粒尺寸减小,会导致吸附容量提高.用Raman测试分析TiO(OH)_(2)/C锂离子筛的键合关系,位于153 cm^(-1)、374 cm^(-1)和611 cm^(-1)处振动峰向低波数方向偏移,201cm^(-1)和490cm^(-1)处振动峰向高波数方向偏移,对吸附容量的提升有明显促进作用.

工业偏钛酸为原料制备H_(2)TiO_(3)锂离子筛及其吸附性能研究

层状偏钛酸(H_(2)TiO_(3),简称HTO)因具有高的理论吸/脱附容量(127.27 mg/g)、对环境友好和低成本等优点,被认为是最有发展前景的液相提锂用锂离子筛(LIS)。本文采用工业偏钛酸为原料制备了高性能锂离子筛,并对其进行造粒成型,有利于其工业化应用。利用X-ray粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜和火焰光度计对合成材料的晶体结构、颗粒形貌和吸附性能进行了表征,并对锂源、烧结温度、盐酸浓度、吸附pH值等进行了工艺优化。结果表明,用C_(2)H_(3)LiO_(2)·2H_(2)O作为锂源、工业偏钛酸为钛源合成的Li_(2)TiO_(3)(LTO)锂离子筛前驱体结构较为疏松多孔,酸洗之后的HTO锂离子筛平衡吸附容量较高(29.98 mg/g),循环吸附五次后其容量几乎没有衰减。经造粒成条形后其平衡吸附容量(27.56 mg/g)与粉末状锂吸附剂接近,并显示出优异的循环性能,具有较大的工业化应用潜力。