尖晶石型鋰離子篩的水熱合成及其鎳鉻摻雜研究.pdf

1、采用水熱法，以Mn(NO3)2、 LiOH和H2O2為反應(yīng)物直接合成尖晶石型Li1.6Mn1.6O4前驅(qū)體，再經(jīng)酸浸脫鋰得到對Li+具有選擇吸附性能的離子篩。通過XRD、TEM和靜態(tài)吸附等對離子篩的晶相結(jié)構(gòu)鋰吸附性能進行了研究；探索了前驅(qū)體鉻、鎳陽離子摻雜改性。
　　 考察了Li/Mn摩爾比、H2O2濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對前驅(qū)體晶相結(jié)構(gòu)的影響。當Mn(NO3)2和LiOH按n(Li)：n(Mn)=2.5混合、H2O2濃度為0

2、.3mol,L-1，在120℃下反應(yīng)12h時，產(chǎn)物幾乎為純的立方相Li1.6Mn1.6O4晶體；通過對前驅(qū)體進行透射電鏡分析顯示，前驅(qū)體晶體呈一維納米線形態(tài)，直徑為20nm左右，長度在300-500nm之間。
　　 用0.5mol·L-1的鹽酸對前驅(qū)體進行酸洗處理，酸浸后離子篩中鋰含量為0.407％，鋰基本完全抽提出來，酸浸還可除去前驅(qū)體中的錳氧化物雜質(zhì)；XRD分析表明酸浸脫鋰前后樣品的晶胞仍保持原來的立方體結(jié)構(gòu)，前驅(qū)體的Mn-

3、O骨架沒有被破壞，符合離子篩材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求。
　　 當溶液pH＜10時，離子篩對鋰的交換容量隨pH的增大變化較小；當pH＞10時，變化較大；在pH=12的純鋰溶液中交換容量有最大值為40.23mg·g-1;當pH繼續(xù)增大時，交換容量受錳溶損影響而又降低。離子篩對海水中鋰的平衡交換容量為10.46mg·g1:對海水中主要金屬離子的選擇吸附性順序為：Li+＞＞Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+，鋰的分配系數(shù)(Kd,Li)達到12

4、836.71，表現(xiàn)出對鋰很高的選擇吸附性。
　　 以Cr(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O為摻雜離子源，探索一步直接水熱合成鉻、鎳摻雜前驅(qū)體(LiMnCrO和LiMnNiO)。通過考察LiOH加入量、摻雜離子加入量（用Mn/Cr、Mn/Ni摩爾比表示）、H2O2加入量和反應(yīng)溫度對摻雜前驅(qū)體晶體結(jié)構(gòu)的影響，確定適宜的合成條件，制備出具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鉻、鎳摻雜前驅(qū)體。
　　 鉻鎳摻雜離子篩（HMnCrO和HM