[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。