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一种纤维素基提锂材料及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-02-13
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-06-11
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-10-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-02-13
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910112784.X 申请日 2019-02-13
公开/公告号 CN109759013B 公开/公告日 2021-10-12
授权日 2021-10-12 预估到期日 2039-02-13
申请年 2019年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 B01J20/20C02F1/28B01J20/30C02F103/08 主分类号 B01J20/20
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 4
权利要求数量 5 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2009.05.07CN 108630441 A,2018.10.09CN 105336940 A,2016.02.17Xiaoming Qiu et al..In situ synthesisof a highly active Na2Ti3O7 nanosheet onan activated carbon fiber as an anode forhigh-energy density supercapacitors《.J. Mater. Chem. A》.2018,第6卷第16186–16195页.;
引用专利 US2009117028A 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 江苏大学 当前专利权人 江苏大学
发明人 张涛、刘煜、邱凤仙、杨冬亚、邱智伟、徐吉成 第一发明人 张涛
地址 江苏省镇江市京口区学府路301号 邮编 212013
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省镇江市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明属于化工分离材料技术领域,涉及吸附提取锂,尤其涉及一种纤维素基提锂材料,以纤维素碳膜为基底,利用水热过程在其表面原位生长一层三钛酸钠晶须而成;其中,所述纤维素碳膜和三钛酸钠晶须的质量比10:1~100:1;所述纤维素碳膜中碳纤维的直径5~10μm,长度大于100μm;所述三钛酸钠晶须长度200 nm~1000 nm,直径为10~50 nm。本发明还公开了所述纤维素基提锂材料的制备方法及应用。本发明所述纤维素基提锂材料内部是多孔碳纤维结构,比表面积大,有利于吸附;多孔碳纤维表面原位生长的三钛酸钠晶须可充分吸附锂离子,且易回收;避免纯三钛酸钠粉末因较高的表面能在液相中易团聚,较小的尺寸易溶损等缺陷。本发明制备方法简单,易工业化。
  • 摘要附图
    一种纤维素基提锂材料及其制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种纤维素基提锂材料及其制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种纤维素基提锂材料及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-10-12 授权
2 2019-06-11 实质审查的生效 IPC(主分类): B01J 20/20 专利申请号: 201910112784.X 申请日: 2019.02.13
3 2019-05-17 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种纤维素基提锂材料的制备方法,其特征在于,以纤维素碳膜为基底,利用水热过程在其表面原位生长一层三钛酸钠晶须而成,所述纤维素碳膜和三钛酸钠晶须的质量比
10:1~100:1;所述纤维素碳膜中碳纤维的直径5~10μm,长度大于100μm;所述三钛酸钠晶须长度200 nm~1000 nm,直径为10~50 nm;包括如下步骤:
A. 配制浓度为1~10 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,以稀硝酸调节pH为2~6,将纤维素碳膜浸入溶液中2~6h,取出后干燥,然后再次浸渍,重复操作若干次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
B. 按1~5g包裹钛源的纤维素碳膜浸入0.5~2 mL 30% H2O2的比例,将反应物置入高压釜容器中,再按比例加入20~100mL浓度为1~10mol/L的 NaOH溶液,120~200℃反应10~20h,自然冷却至室温,产物用乙醇冲洗干净干燥,即得。

2.根据权利要求1所述纤维素基提锂材料的制备方法,其特征在于:步骤A所述配制浓度为5wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,以稀硝酸调节pH为4。

3.根据权利要求1所述纤维素基提锂材料的制备方法,其特征在于:步骤B按2g包裹钛源的纤维素碳膜浸入1mL 30% H2O2的比例,将反应物置入高压釜容器中,再按比例加入60 mL浓度为5mol/L的NaOH溶液。

4.根据权利要求1所述纤维素基提锂材料的制备方法,其特征在于:步骤B所述反应的条件为140℃反应16 h。

5.一种根据权利要求1‑4任一所述方法制备得到的纤维素基提锂材料的应用,其特征在于:将其应用于从海水或盐湖卤水中吸附提锂。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于化工分离材料技术领域,涉及吸附提取锂,尤其涉及一种纤维素基提锂材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 纤维素是天然高分子材料,富含碳元素且来源广泛,储量丰富、价格低廉,是制备碳纤维的理想原料。目前碳纤维的主要来源依赖于石油和煤炭等矿产资源,随着这些不可再生资源消耗日益增加,可采量大幅减少。以可再生资源纤维素作为原料来开发高性能多孔碳纤维,可以缓解对不可再生矿产资源的需求,实现纤维素的高价值利用。此外,由纤维素制备的碳膜具有良好的热稳定性、高比表面积和高机械强度,在吸附材料领域具有广阔的应用前景。
[0003] 锂是一种活性金属,具有大的电荷密度和稳定的氦型双电子层,主要存在于锂辉石、锂云母、磷酸盐岩、海水和盐湖卤水中。锂和锂化合物作为战略资源,广泛应用于电池、冶金、陶瓷、医药、核电和催化剂等领域。近年来,随着陆地锂资源的逐渐枯竭和锂需求的急剧增加,海水或盐湖卤水中锂的回收受到了极大的关注。到目前为止,已发展出通过共沉淀、蒸发结晶、溶剂萃取和吸附从海水或盐湖卤水中回收锂。然而,共沉淀法对锂的选择性差,蒸发结晶法的实际应用成本高,溶剂萃取法会造成环境污染;上述方法不是从海水或盐湖卤水中回收锂的理想方法。
[0004] 具有高选择性、低成本和环境友好性的吸附法被认为是从海水或盐湖卤水中回收锂的最有前景的方法,开发具有高选择性和稳定性的锂吸附剂是回收锂的关键。钛基材料,特别是具有分级结构的三钛酸钠,由于其高稳定性和高吸附容量,在锂回收方面具有显著优势。但是,纯三钛酸钠呈粉末状,在溶液中易溶解和附聚,限制了在工业中的进一步应用。三钛酸钠和纤维素碳膜的复合可以有效地克服纯三钛酸钠粉末的缺陷,并且可以进一步提高三钛酸钠的吸附效率和吸附容量。
[0005] 因此,本发明提供了一种纤维素基提锂材料,该材料以纤维素碳膜为基底,利用水热过程在其表面原位生长一层三钛酸钠晶须而成,具有比表面积大,机械性能好,热稳定性和可重复使用性好等优点,对锂离子具有较强的吸附性能。

发明内容

[0006] 针对上述现有技术中存在的不足,本发明的一个目的是公开了一种纤维素基提锂材料。
[0007] 技术方案:
[0008] 一种纤维素基提锂材料,以纤维素碳膜为基底,利用水热过程在其表面原位生长一层三钛酸钠晶须而成;其中,所述纤维素碳膜和三钛酸钠晶须的质量比10:1~100:1;所述纤维素碳膜中碳纤维的直径5~10μm,长度大于100μm,具有良好的柔韧性;所述三钛酸钠晶须长度200 nm~1000 nm,直径为10~50 nm。
[0009] 本发明的另外一个目的在于,公开了所述纤维素基提锂材料的制备方法。
[0010] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0011] A.配制浓度为1~10 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,以稀硝酸调节pH为2~6,优选5 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液pH为4,将纤维素碳膜浸入溶液中2~6 h,取出后干燥,然后再次浸渍,重复操作若干次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0012] B.按1~5 g包裹钛源的纤维素碳膜浸入0.5~2 mL 30% H2O2的比例,将反应物置入高压釜容器中,再按比例加入20~100 mL浓度为1~10 mol/L的 NaOH溶液,优选2 g包裹钛源的纤维素碳膜:1 mL30% H2O2:60 mL浓度为5 mol/L的 NaOH溶液,120~200 ℃反应10~20 h,优选140 ℃反应16 h,自然冷却至室温,产物用乙醇冲洗并干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0013] 本发明所述纤维素碳膜可为市售或自制,自制的制备过程包括:
[0014] a)配制浓度为1~10 wt% NaOH溶液,按每100 mL NaOH溶液中加入1~5 g麻类植物叶计,优选每100 mL 5 wt%的NaOH溶液中加入2g,将混合物于50~100 ℃搅拌2~6 h,优选80 ℃搅拌3 h,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0015] b) 配制浓度为1~10 wt%的NaClO2溶液,以冰醋酸调节pH至2~6,优选5 wt%的NaClO2溶液,pH4,得漂白液,按每100 mL 漂白液加入1~5 g粗纤维素计,将粗纤维素在漂白液中60~100 ℃搅拌1~4 h,优选80 ℃搅拌3 h,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0016] c)按纤维素与去离子水的质量比为5/100~25/100,优选15/100,将纤维素搅拌至均匀糊状浆体,并均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜;氮气保护下,将所述纤维素膜放入管式炉中,500~1000 ℃碳化2~6 h,优选600 ℃炭化4 h,得到纤维素碳膜。
[0017] 本发明较优公开例中,步骤a)所述麻类植物包括但不限于剑麻、亚麻、青麻或黄麻。
[0018] 实验室模拟从海水或盐湖卤水中吸附提锂:
[0019] 按10 mL浓度为10~100 mg/L的锂离子溶液中添加5~50 mg纤维素基提锂材料计,在298~338K温度下吸附24~72 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度,计算锂吸附量。
[0020] 有益效果
[0021] 本发明以纤维素碳膜为基底,先将其浸入钛酸四丁酯乙醇溶液进行预处理,再加入H2O2、NaOH溶液利用水热法在其表面原位生长一层三钛酸钠晶须,制得纤维素基提锂材料。本发明所述纤维素基提锂内部是多孔碳纤维结构,比表面积大,有利于吸附作用。多孔碳纤维表面原位生长的三钛酸钠晶须可以充分用于吸附锂离子,并且易于回收。避免了纯三钛酸钠粉末因较高的表面能在液相中易团聚,较小的尺寸易溶损等缺陷。该材料结合纤维素碳膜的高比表面积和良好的机械性能、三钛酸钠晶须对锂离子的选择吸附性,具有较高的锂离子吸附效果。本发明制备方法简单,易工业化。

实施方案

[0024] 下面结合实施例对本发明进行详细说明,以使本领域技术人员更好地理解本发明,但本发明并不局限于以下实施例。
[0025] 除非另外限定,这里所使用的术语(包含科技术语)应当解释为具有如本发明所属技术领域的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到,这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义,并且不应当以理想化或过度的形式解释,除非这里特意地如此限定。
[0026] 实施例1
[0027] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0028] a)配制浓度为5 wt% NaOH溶液,按每100 mL的NaOH溶液中加入2 g剑麻叶计,将剑麻叶加入NaOH溶液中。在80 ℃的环境中,搅拌3 h后,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0029] b) 配制浓度为5 wt%的NaClO2溶液,并用冰醋酸调节pH至4,得漂白液。按每100 mL 漂白液加入2 g粗纤维素计,将粗纤维素在80 ℃的环境中加入到漂白液,搅拌3 h后,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0030] c)按100 mL的去离子水中加入15 g纤维素计,搅拌至均匀糊状浆体,然后将糊状浆体均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜。氮气保护下,将上述纤维素膜放入管式炉中,在600 ℃下碳化4 h,得到纤维素碳膜;
[0031] d) 配制浓度为5 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,并用稀硝酸调节pH至4,然后将纤维素碳膜浸入上述溶液中4 h,取出后干燥,然后再次浸渍。重复上述操作三次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0032] e) 将2 g包裹钛源的纤维素基和0.5 mL 30% H2O2加入到高压釜容器中,而后加入60 mL NaOH(1 mol/L)溶液。将高压釜密封并使其在160 ℃的烘箱中反应14 h。然后,取出的高压釜在室温下自然冷却,产物用乙醇冲洗并在室温下干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0033] 按10 mL浓度为100 mg/L的锂离子溶液中添加10 mg纤维素基提锂材料计,在298K温度下吸附48 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度为63.74 mg/L,计算得吸附量为36.26 mg/g。
[0034] 实施例2
[0035] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0036] a)配制浓度为4 wt% NaOH溶液,按每100 mL的NaOH溶液中加入3 g剑麻叶计,将剑麻叶加入NaOH溶液中。在70 ℃的环境中,搅拌4 h后,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0037] b)配制浓度为2 wt%的NaClO2溶液,并用冰醋酸调节pH至4,得漂白液。按每100 mL 漂白液加入3 g粗纤维素计,将粗纤维素在70 ℃的环境中加入到漂白液,搅拌3 h后,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0038] c)按100 mL的去离子水中加入20 g纤维素计,搅拌至均匀糊状浆体,然后将糊状浆体均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜。氮气保护下,将上述纤维素膜放入管式炉中,在500 ℃下碳化6 h,得到纤维素碳膜;
[0039] d) 配制浓度为10 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,并用稀硝酸调节pH至3,然后将纤维素碳膜浸入上述溶液中2 h,取出后干燥,然后再次浸渍。重复上述操作三次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0040] e) 将3 g包裹钛源的纤维素碳膜和1 mL 30% H2O2加入到高压釜容器中,而后加入60 mL NaOH(2 mol/L)溶液。将高压釜密封并使其在120 ℃的烘箱中反应20 h。然后,取出的高压釜在室温下自然冷却,产物用乙醇冲洗并在室温下干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0041] 按10 mL浓度为50 mg/L的锂离子溶液中添加10 mg纤维素基提锂材料计,在298K温度下吸附48 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度为17.44 mg/L,计算得吸附量为32.56 mg/g。
[0042] 实施例3
[0043] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0044] a)配制浓度为3 wt% NaOH溶液,按每100 mL的NaOH溶液中加入1 g亚麻叶计,将亚麻叶加入NaOH溶液中。在50 ℃的环境中,搅拌6 h后,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0045] b) 配制浓度为2 wt%的NaClO2溶液,并用冰醋酸调节pH至4,得漂白液。按每100 mL 漂白液加入2 g粗纤维素计,将粗纤维素在60 ℃的环境中加入到漂白液,搅拌4 h后,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0046] c)按100 mL的去离子水中加入20 g纤维素计,搅拌至均匀糊状浆体,然后将糊状浆体均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜。氮气保护下,将上述纤维素膜放入管式炉中,在700 ℃下碳化2 h,得到纤维素碳膜;
[0047] d) 配制浓度为5 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,并用稀硝酸调节pH至3,然后将纤维素碳膜浸入上述溶液中3 h,取出后干燥,然后再次浸渍。重复上述操作三次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0048] e) 将3 g包裹钛源的纤维素碳膜和1.5 mL 30% H2O2加入到高压釜容器中,而后加入80 mL NaOH(2 mol/L)溶液。将高压釜密封并使其在160 ℃的烘箱中反应12 h。然后,取出的高压釜在室温下自然冷却,产物用乙醇冲洗并在室温下干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0049] 按10 mL浓度为10 mg/L的锂离子溶液中添加5 mg纤维素基提锂材料计,在298K温度下吸附24 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度为1.24 mg/L,计算得吸附量为17.52 mg/g。
[0050] 实施例4
[0051] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0052] a)配制浓度为7 wt% NaOH溶液,按每100 mL的NaOH溶液中加入3 g亚麻叶计,将亚麻叶加入NaOH溶液中。在80 ℃的环境中,搅拌4 h后,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0053] b) 配制浓度为3 wt%的NaClO2溶液,并用冰醋酸调节pH至4.5,得漂白液。按每100 mL 漂白液加入5 g粗纤维素计,将粗纤维素在90 ℃的环境中加入到漂白液,搅拌2 h后,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0054] c)按100 mL的去离子水中加入15 g纤维素计,搅拌至均匀糊状浆体,然后将糊状浆体均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜。氮气保护下,将上述纤维素膜放入管式炉中,在800 ℃下碳化2 h,得到纤维素碳膜;
[0055] d) 配制浓度为10 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,并用稀硝酸调节pH至2,然后将纤维素碳膜浸入上述溶液中2 h,取出后干燥,然后再次浸渍。重复上述操作三次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0056] e) 将4 g包裹钛源的纤维素碳膜和2 mL 30% H2O2加入到高压釜容器中,而后加入70 mL NaOH(4 mol/L)溶液。将高压釜密封并使其在150 ℃的烘箱中反应15 h。然后,取出的高压釜在室温下自然冷却,产物用乙醇冲洗并在室温下干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0057] 按10 mL浓度为100 mg/L的锂离子溶液中添加50 mg纤维素基提锂材料计,在338K温度下吸附72 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度为8.56 mg/L,计算得吸附量为18.288 mg/g。
[0058] 实施例5
[0059] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0060] a)配制浓度为8 wt% NaOH溶液,按每100 mL的NaOH溶液中加入5 g青麻叶计,将青麻叶加入NaOH溶液中。在60 ℃的环境中,搅拌5 h后,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0061] b) 配制浓度为4 wt%的NaClO2溶液,并用冰醋酸调节pH至3.5,得漂白液。按每100 mL 漂白液加入3.5 g粗纤维素计,将粗纤维素在80 ℃的环境中加入到漂白液,搅拌3 h后,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0062] c)按100 mL的去离子水中加入16 g纤维素计,搅拌至均匀糊状浆体,然后将糊状浆体均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜。氮气保护下,将上述纤维素膜放入管式炉中,在600 ℃下碳化4 h,得到纤维素碳膜;
[0063] d) 配制浓度为7 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,并用稀硝酸调节pH至3.5,然后将纤维素碳膜浸入上述溶液中4 h,取出后干燥,然后再次浸渍。重复上述操作三次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0064] e) 将4 g包裹钛源的纤维素碳膜和2 mL 30% H2O2加入到高压釜容器中,而后加入50 mL NaOH(3 mol/L)溶液。将高压釜密封并使其在145 ℃的烘箱中反应14 h。然后,取出的高压釜在室温下自然冷却,产物用乙醇冲洗并在室温下干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0065] 按10 mL浓度为80 mg/L的锂离子溶液中添加40 mg纤维素基提锂材料计,在298K温度下吸附48 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度为6.56 mg/L,计算得吸附量为18.36 mg/g。
[0066] 实施例6
[0067] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0068] a)配制浓度为6 wt% NaOH溶液,按每100 mL的NaOH溶液中加入3 g黄麻叶计,将黄麻叶加入NaOH溶液中。在75 ℃的环境中,搅拌4 h后,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0069] b) 配制浓度为4 wt%的NaClO2溶液,并用冰醋酸调节pH至4,得漂白液。按每100 mL 漂白液加入2.5 g粗纤维素计,将粗纤维素在80 ℃的环境中加入到漂白液,搅拌3 h后,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0070] c)按100 mL的去离子水中加入15 g纤维素计,搅拌至均匀糊状浆体,然后将糊状浆体均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜。氮气保护下,将上述纤维素膜放入管式炉中,在500 ℃下碳化6 h,得到纤维素碳膜;
[0071] d) 配制浓度为1 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,并用稀硝酸调节pH至5,然后将纤维素碳膜浸入上述溶液中6 h,取出后干燥,然后再次浸渍。重复上述操作三次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0072] e) 将5 g包裹钛源的纤维素碳膜和2 mL 30% H2O2加入到高压釜容器中,而后加入100 mL NaOH(1 mol/L)溶液。将高压釜密封并使其在180 ℃的烘箱中反应10 h。然后,取出的高压釜在室温下自然冷却,产物用乙醇冲洗并在室温下干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0073] 按10 mL浓度为60 mg/L的锂离子溶液中添加20 mg纤维素基提锂材料计,在298K温度下吸附24 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度为14.28 mg/L,计算得吸附量为22.86 mg/g。
[0074] 实施例7
[0075] 一种纤维素基提锂材料的制备方法,包括如下步骤:
[0076] a)配制浓度为10 wt% NaOH溶液,按每100 mL的NaOH溶液中加入5 g剑麻叶计,将剑麻叶加入NaOH溶液中。在100 ℃的环境中,搅拌2 h后,取出并洗涤至中性,烘干后得到粗纤维素;
[0077] b) 配制浓度为10 wt%的NaClO2溶液,并用冰醋酸调节pH至2,得漂白液。按每100 mL 漂白液加入5 g粗纤维素计,将粗纤维素在100 ℃的环境中加入到漂白液,搅拌1 h后,取出后洗涤至中性,烘干得到纤维素;
[0078] c)按100 mL的去离子水中加入5 g纤维素计,搅拌至均匀糊状浆体,然后将糊状浆体均匀涂覆在模具上,烘干后得到纤维素膜。氮气保护下,将上述纤维素膜放入管式炉中,在1000 ℃下碳化2 h,得到纤维素碳膜;
[0079] d) 配制浓度为10 wt%的钛酸四丁酯乙醇溶液,并用稀硝酸调节pH至2,然后将纤维素碳膜浸入上述溶液中2 h,取出后干燥,然后再次浸渍。重复上述操作三次,得到均匀包裹钛源的纤维素碳膜;
[0080] e) 将1 g包裹钛源的纤维素碳膜和0.5 mL 30% H2O2加入到高压釜容器中,而后加入20 mL NaOH(1 mol/L)溶液。将高压釜密封并使其在200 ℃的烘箱中反应10 h。然后,取出的高压釜在室温下自然冷却,产物用乙醇冲洗并在室温下干燥,得到纤维素基提锂材料。
[0081] 按10 mL浓度为30 mg/L的锂离子溶液中添加10 mg纤维素基提锂材料计,在318K温度下吸附48 h,用微型过滤器过滤吸附后的溶液,通过ICP测量吸附后溶液中锂离子的浓度为8.96 mg/L,计算得吸附量为21.04 mg/g。
[0082] 附图1,可观察到产物表面均匀分布的晶须结构,所述晶须结构系水热法在碳纤维表面原位生长的三钛酸钠晶须,通过对纤维素碳膜和三钛酸钠晶须的复合,可用于提取盐湖卤水或海水中的锂离子。
[0083] 附图2,可知三钛酸钠晶须在碳纤维表面的成功制备和均匀分布。
[0084] 以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

附图说明

[0022] 图1. 不同倍率下的纤维素碳膜、纤维素基提锂材料的扫描电镜图,其中,a的放大倍数为230,b的放大倍数为1000,c的放大倍数为5000,d的放大倍数为200,e的放大倍数为1700,f的放大倍数为25000;
[0023] 图2. 纤维素基提锂材料的能谱与元素分布图。
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