用H_(2)TiO_(3)型锂离子筛从盐湖卤水中提锂试验研究

针对西藏碳酸型盐湖,采用吸附法进行连续离子交换提锂试验研究,考察了H_(2)TiO_(3)型锂离子筛在盐湖卤水提锂的吸附—解吸过程,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对吸附前后锂离子筛的晶型和形貌进行了表征。结果表明:造粒后H_(2)TiO_(3)锂离子筛表面颗粒分散性良好,孔道疏松,晶体结构稳定,循环使用后结构未发生明显变化;在连续离子交换系统中,按吸附—洗料—解吸—洗酸4段工序将30柱分配为6∶1∶2∶1,H_(2)TiO_(3)型锂离子筛在吸附进料流速12 BV/h、三级吸附、吸附时间3 h、洗料流速10 BV/h、冲洗时间30 min、解吸过程盐酸为0.1 mol/L、解吸温度30~40℃、循环解吸1 h、洗酸流速8 BV/h、冲洗时间30 min条件下连续吸附卤水运行30个周期,吸附性能稳定,吸附量约6.67 mg/g,吸附率约80%,富锂解吸液中Li^(+)质量浓度约为1.2 g/L,ρ(Li^(+))/ρ(Na^(+))约为1。该法具有一定工业化推广应用价值。

纳米H_(2)TiO_(3)锂离子筛的制备及吸附性能研究

以TiO_(2)和LiOH·H_(2)O为原料,Zr(NO_(3))_(4)·5H_(2)O为掺杂剂,采用高温固相和离子交换法制备了纳米H_(2)TiO_(3)锂离子筛。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N 2吸附脱附技术等手段对H_(2)TiO_(3)锂离子筛的晶型、形貌和孔结构进行了表征,并以H_(2)TiO_(3)为锂离子吸附剂,LiCl溶液为模拟卤水,研究了pH值、时间和温度对Li^(+)的吸附性能。结果表明,Zr^(4+)掺杂未引起Li 2TiO_(3)晶型变化,且掺杂后Zr-H_(2)TiO_(3)的BET比表面积(18.16 m^(2)/g)和孔体积(0.0712 cm^(3)/g)均有所增大。溶液pH值增大有利于Li^(+)吸附,当pH=12.15时Zr-H_(2)TiO_(3)的Li^(+)吸附容量为21.66 mg/g,高于H_(2)TiO_(3)的吸附容量(18.79 mg/g)。H_(2)TiO_(3)和Zr-H_(2)TiO_(3)吸附Li^(+)行为符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,吸附反应的ΔH为正,表明吸附过程为吸热反应。

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.

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。

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.

Sm^3+掺杂TiO2锂离子电池负极材料的制备及其性能

以六水合硝酸钐(Sm(NO 3)3·6H 2O)和钛酸四正丁酯(C16H36O4Ti)为原料,无水乙醇和乙酰丙酮为溶剂,采用溶剂热法制备出Sm3+掺杂TiO 2(TiO 2:Sm3+)纳米晶.与TiO2相比,Sm3+掺杂可以减小材料在充放电过程中的体积膨胀,提高结构稳定性.结果表明,TiO 2∶Sm3+作为锂离子电池负极材料在1 A/g电流密度下首次放电比容量可达529.3 mAh/g,100次循环后容量为92.8 mAh/g,从第二圈循环后库伦效率保持在85%以上,表现出良好的循环稳定性.

锂离子电池用Cr_2O_3/TiO_2复合材料的电化学性能

采用高温固相反应法合成了Cr_2O_3/TiO_2复合材料,运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等对其结构、形貌和电化学性能进行了表征.研究结果表明:TiO_2掺杂能够显著改善Cr_2O_3的充放电循环性能,Cr_2O_3/TiO_2复合材料在充放电循环22周后仍有454mAh·g^(-1)的可逆循环容量,容量保持率达到了73.6%,主要归因于TiO_2掺杂能够显著提高Cr_2O_3的电导率.Cr_2O_3/TiO_2复合材料首次放电过程中由于电极体积膨胀导致的固体电解质相界面(SEI)膜迅速增厚和活性材料电导率的降低可能是其首次充放电过程中存在较大不可逆容量和循环容量衰减的重要原因.

H2TiO3的制备及锂吸附性能研究

以碳酸锂和锐钛型TiO2为原料,采用传统高温固相法合成了Li2TiO3前驱体。经酸浸脱锂后得到对Li^+具有特殊选择性吸附的吸附剂H2TiO3,采用X射线衍射、扫描电镜、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对样品的晶相结构和Li^+选择性吸附性能进行了研究。结果表明:煅烧温度对目标材料的结构与性能有一定影响,由700℃煅烧8h制备出的Li2TiO3,在0.5mol/L盐酸作用下Li的脱出率为98.82%,Ti的溶损率为0.95%。吸附剂的最大吸附容量达到33.4mg/g,并具有较好的Li^+选择性。

酸改性H_(2)TiO_(3)-锂吸附剂的制备及其性能研究

随着电子科技信息技术的发展,锂在物理、化学、能源、空调、冶金、航空航天等领域发挥着越来越重要的作用,传统的提锂方式不能满足人类对锂的需求,因此迫切需要提取锂工艺新方法.采用溶胶-凝胶法制备的H_(2)TiO_(3-)锂吸附剂不仅能耗较低,成本少,可循环利用,并且吸附容量高,适用于锂离子浓度高的环境.以CH 3COOLi和Ti(OC_(4)H_(9))_(4)为锂源和钛源,采用溶胶-凝胶法合成Li_(2)TiO_(3),经0.25 mol/L的盐酸酸洗处理后制得H_(2)TiO_(3-)Li吸附剂.以氢氧化锂梯度浓度试液进行吸附,经过酸洗、吸附、选择性吸附,通过X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子光谱仪(ICP)对其产物及过程产物进行表征检测,对H_(2)TiO_(3-)Li性能进行研究.结果表明,Li_(2)TiO_(3)最佳煅烧温度为650℃,H_(2)TiO_(3-)锂吸附剂具有选择吸附性,且吸附容量与吸附剂浓度呈正相关,采用溶胶-凝胶法制备H_(2)TiO_(3-)锂吸附剂吸附效率达67%,具有良好的实际应用价值.

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2合成工艺优化

以球形三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2以及LiOH.H2O为原料,用正交实验优化锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2合成工艺,考察烧结温度、保温时间以及锂与金属元素(Ni、Co、Mn总量)物质的量比等因素对材料电化学性能的影响。得到最佳条件:烧结温度为800℃,保温时间为12 h,锂与金属元素物质的量比为1.06。按最佳工艺合成的样品在0.2 C、1 C首次放电比容量分别为165.1 mA.h/g和151.6 mA.h/g,且表现出良好的循环稳定性。

离子筛MnO_2·0.4H_2O的固相法制备及特性研究

以单水氢氧化锂和四氧化三锰为原料,用固相法制备出锂离子筛锰酸锂,改变n(锂)/n(锰)之后,用同样的方法制备出另一物质Li1.33Mn1.67O4,经硝酸洗涤脱锂后制备了锂离子筛MnO2·0.4H2O。测定了酸洗时前驱体的锂洗脱率、锰溶损率,研究了锂离子筛MnO2·0.4H2O的饱和吸附量、稳定性、pH滴定曲线。结果表明,前驱体Li1.33Mn1.67O4经硝酸二次酸洗后,锂洗脱率和锰溶损率分别为62.7%和6.0%。在含0.1 mol/L氢氧化钠和10 mmol/L氯化锂的溶液中,经固相法制备的锂离子筛MnO2·0.4H2O对锂离子的饱和吸附量达到24.6 mg/g,并且具有较好的稳定性,pH滴定曲线表明锂离子筛对锂离子具有很好的选择性。

Fe^(3+)掺杂TiO_2玻璃薄膜太阳光催化降解H酸的研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面上制备了掺杂Fe3+的TiO2薄膜,用XRD、IR对其进行表征.在太阳光的照射下,以H酸为目标物,用自制敞开连续流平板式光催化反应器,进行了光催化法降解试验.结果表明:适量Fe3+的掺杂可明显提高TiO2玻璃薄膜在太阳光下的催化性能,掺Fe3+的摩尔质量百分数为(Fe3+/TiO2)0.06%时的光催化活性最高.太阳光照射3 h,H酸脱色率达到72.5%,反应速率遵从Langmuir-Hinshelwood方程,表观速率常数K′=0.007 4 min-1.

二次水热法制备鸟巢状TiO_2/Co_3O_4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。

纳米棒构筑纺锤体Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O及其储锂性能研究

本文使用简单的一步水热法合成了由纳米棒自组装而成的纺锤状Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O。由于该锂离子电池负极材料自身的多级结构,有效的缓解了电极材料在反复充放电过程中的体积膨胀,以及缩短了锂离子的传输距离,使得Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O在200 mAg^(-1)的电流密度下展现了优异的循环性能,即循环600圈后仍具有1329 mAh g^(-1)的可逆比容量。

Adsorption of Ag(Ⅰ) on H_2TiO_3 from aqueous solutions

Adsorption of silver ions from aqueous solution onto H2TiO3 was studied. Equilibrium experimental studies were performed to determine the adsorption capacity of H2TiO3 for silver ion at various pH values. Batch experiments were conducted in the range of pH value 3?7 and silver ions concentration 10?200 mg/L. The results show that the adsorption is strongly dependent on pH value. The equilibrium absorption capacity of H2TiO3 increases significantly with the increase of pH value from 3 to 7. The adsorption of silver ion obeys the Langmuir isothermal equation well in the concentration range studied, the adsorption constant is 0.054 7, 0.052 4, 0.088 1 at pH 5, 6 and 7, respectively, and the maximum adsorption capacities are 23.64, 29.76 and 40.82 mg/g.

添加磷、硼、硅和铝的锂离子电池材料LiNiO_2研究

研究了添加元素磷、硼、硅和铝对锂离子蓄电池材料LiNiO2 的影响 .添加磷、硼、硅和铝的目的是提高LiNiO2 的放电平台和充放电稳定性 ,增加循环寿命并且提高充放电能量 .在n(LiOH)∶n(Ni(OH) 2 )为 1 1∶1 0的材料中分别加入P2 O5;H3 BO3 ,SiO2 ,Al2 O3 ,保持 4种元素与锂的摩尔比值分别为 0 0 1,0 0 2 ,0 0 3,0 0 4和 0 0 5 .分析测定了样品的充放电曲线和循环伏安曲线 ,并采用XRD对样品的放电过程和合成产品进行了结构分析 .结果证明 ,当n(P) /n(Ni) =0 0 2 ,n(B) /n(Ni) =0 0 3,n(Si) /n(Ni) =0 0 2 ,n(Al) /n(Ni) =0 0 2时 ,LiNiO2 的放电电压提高 .添加元素使LiNiO2 在充放电过程中的晶型转变过程发生改变 ,使六方晶系向单斜晶系转变的趋势变小 ,这将改善LiNiO2 的循环性能 ,但没有影响锂离子的嵌入和脱嵌机理 .XRD分析表明 ,添加磷和铝使LiNiO2 的层状结构更完善 ,同时增加了活性 .但添加硼和硅以后 ,LiNiO2 的XRD图上的衍射峰 (0 0 3)强度度减弱 ,衍射峰 (0 18)和 (0 19)峰也有改变 ,这证明B和Si影响了LiNiO2 性能 .

TiO2包覆对LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的表面改性(英文)

为了提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的循环性能,采用浸渍-水解法对其进行TiO2包覆.用X射线衍射(XRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能.TiO2仅在材料表面形成包覆层,并未改变材料的结构.TiO2包覆能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的倍率性能和循环性能,TiO2包覆后的材料在5.0C(1.0C=160mA·g-1)下的放电容量达到0.2C下的66.0%,而包覆前的材料在5.0C下的放电容量仅为其0.2C下的31.5%.包覆后的材料在2.0C下循环12周后的容量没有衰减,而未包覆的材料容量保持率仅为94.4%.EIS测试表明包覆材料性能的提高是由于循环过程中材料的界面稳定性得到了提高.循环后材料的XRD和ICP-OES测试表明,包覆层能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的结构稳定性.

La_2O_3/Li_2O/TiO_2(La_(2/3-x)Li_(3x)TiO_3)包覆对LiFePO_4电化学性能影响

用La2O3/Li2O/TiO2(La2/3-xLi3xTiO3)对锂离子正极材料磷酸铁锂进行了包裹研究。用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)对包覆材料的结构和形貌进行了表征,包覆后的正极材料在2.5～4.2 V间具有较好的循环稳定性、大电流放电性能;包覆后的正极材料锂离子扩散速度增加,可能与包覆层具有快离子导体(La2/3-xLi3xTiO3)的作用有关。

TiO_2包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的结构和电化学性能研究

为了提高材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2在锂离子电池中的充放电循环性能,采用钛酸丁酯为原料对其进行TiO_2包覆。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明:TiO_2仅在表面形成包覆层,并未改变材料的结构。当TiO_2包覆量小于3%(wt,质量分数,下同)时,包覆效果不明显,而当包覆量大于3%时,材料的循环性能会有大幅提高,特别是在4.4V以上充放电时,材料有较高容量的同时,循环性能也较为稳定。因此包覆TiO_2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能。

水浴法合成3D“微纳结构”FePO_4·2H_2O

为同时提高电极材料的电化学性能和振实密度,通过以廉价的Fe(NO_3)_3·9H_2O为铁源,以十二烷基硫酸钠为表面活性剂,在100℃水浴条件下反应24 h,合成了自组装的3D"微纳结构"FePO_4·2H_2O纳米材料。对其进行XRD、SEM分析,结果显示该材料为纯的FePO_4·2H_2O,其形貌为由长100 nm、厚50 nm的纳米片自组装而成直径约2μm的近球状结构。该结构有利于综合锂离子电池正极材料中纳米材料导电性好、微米材料振实密度高的优点,为电极材料的研发提供有利借鉴。