[发明专利]一种导电的锑酸锂离子吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种导电的掺杂锑酸锂离子吸附剂，特别是以掺杂二氧化锡包覆的，耐腐蚀导电材料负载的锑酸锂离子吸附剂，锂离子吸附容量为15‑20mg/g；掺杂锑酸质量占锂离子吸附剂质量的50%‑60%，其化学组成为H_1+xSn_xSb_1‑xO₃，其中，x=0.02‑0.1；掺杂二氧化锡质量占锂离子吸附剂质量的5%‑15%，其化学组成为Sb_ySn_1‑yO₂，其中，y=0.02‑0.1；耐腐蚀导电材料质量占锂离子吸附剂质量的20%‑30%，耐腐蚀导电材料是导电石墨粉、石墨烯粉、导电炭黑、导电碳纤维粉、导电氧化物微球或耐腐蚀泡沫金属粉之一。本发明采用电化学方法强化锂离子吸附剂的吸脱附过程，加快了锂离子的吸脱附速度，提高了锂离子吸附容量。

技术领域

本发明涉及一种导电的锑酸锂离子吸附剂及其制备方法，特别是以二氧化锡掺杂的耐腐蚀导电材料负载的锑酸锂离子吸附剂及其制备方法，属于新能源材料领域。

技术背景

随着含锂材料市场价格持续上涨，锂来源研究也从传统的锂矿石提锂扩张到盐湖卤水、海水和地热水等液态锂资源的开发利用上。吸附-离子交换法工艺简单、回收率高、选择性好，特别适合从浓度含锂水溶液中提锂，该方法的关键是制备吸附容量大和循环性能良好的吸附剂。

锂离子吸附剂是通过向无机化合物中导入模板Li⁺，经热处理生成锂离子吸附剂前驱体，然后去掉其中的Li⁺得到。锂离子吸附剂由于尺寸效应和吸附剂筛分效应，对Li⁺离子具有特定的记忆选择性，能在多种离子共存情况下将Li⁺离子同其他离子分离开来，常用于海水或卤水等富锂溶液中Li⁺的选择性提取。锂离子吸附剂主要有锰系锂离子吸附剂、钛系锂离子吸附剂和其它系锂离子吸附剂等，目前的研究开发集中在锰系和钛系锂离子吸附剂上。

锑酸锂离子吸附剂最早由日本专业人员开发，拟应用于海水中锂离子提取，由于其原料成本高和潜在的环境危害，没有受到广泛重视。随着锂盐价格的暴涨和其它替代吸附剂迟迟不能产业化，锑酸锂离子吸附剂重新受到专业人员的重视。锑酸锂离子吸附剂的吸附容量较大和选择性较高，主要品种包括单斜晶系锑酸、锑酸锡和锑酸钛等。日本专利JPH0283217 (1990-03-23)中公开采用五氯化锑和氢氧化锂反应形成六羟基锑酸锂LiSb(OH)₆，在750-1000℃下热处理形成偏锑酸锂LiSbO₃，再用1-14mol/L的无机酸在0-80℃下处理，生成单斜偏锑酸HSbO₃，在500℃以下干燥处理后可高选择性地从碱金属溶液中吸附分离锂离子。日本专利JPH08259234 (1996-10-08)中公开在采用五氧化二锑和碳酸锂反应制备单斜偏锑酸，用钾部分替代锂，在900℃下热处理形成钾掺杂偏锑酸锂Li_0.95 K_0.5SbO₃，钾的掺杂使生成的偏锑酸锂吸附剂酸洗脱锂的速度提高3倍以上。单斜偏锑酸锂离子吸附剂的优点是锂离子选择性很高，特别适合在海水或卤水复杂组分中吸附提取锂，缺点是其结晶非常致密，传质孔道狭窄，锂离子吸脱附速度比较慢，需要在热的高浓度无机酸中脱锂；锑酸虽然不溶于冷水，但存在潜在的环境危害，应用中更需要降低其溶损。

中国专利申请CN2018100332486（2018-01-14）中以偏钛酸掺杂和分散锑酸，并将锑酸锂离子吸附剂牢固地固定在轻质玻璃材料表面上，进一步扩大其表面积，从而加快了锂离子的吸脱附速度，但锂离子的吸附容量仍只有理论吸附容量的一半左右，还有很大的提升和改进的空间。

发明内容