[发明专利]一种偏钛酸型锂离子筛用前驱体溶胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种偏钛酸型锂离子筛用前驱体溶胶的制备方法，属于钛型锂离子筛制备技术领域。本发明的制备方法包括：硫酸钛经阴离子交换树脂处理纯化后加入由甲醇、Gemini表面活性剂和三乙醇胺组成的混合表面活性剂，并加入浓氨水得到白色沉淀；经清洗之后稀释分散后得到白色浆料，向白色浆料中加入乙酸锂溶液混合均匀后加入H₂O₂溶液，搅拌得到透明的黄色溶胶。本发明的制备方法通过混合表面活性剂溶液，使得钛源和锂源分散更均匀，从而延长了溶胶稳定存在的时间、提高了溶胶的负载利用率。

技术领域

本发明涉及钛型锂离子筛制备技术领域，具体涉及一种偏钛酸型锂离子筛用前驱体溶胶的制备方法。

背景技术

我国锂资源供应以矿石提锂为主，但是随着锂资源的大量开发，我国的锂矿储量已不能满足未来人们对锂资源的需求，因此，从锂储量大的盐湖卤水和海水等液态锂资源中提锂，已成为获得锂资源的重要方向和必然选择。然而，卤水中锂资源主要以离子形式与大量碱金属和碱土金属离子共存，大部分卤水锂含量较低并且我国盐湖卤水具有高镁锂比特征，开发的技术难度较高。钛型锂离子筛能够有选择性地吸附、富集锂离子，被认为是解决上述难题的一种有效办法。

钛型锂离子筛的制备一般是用洗脱剂对钛酸锂进行适当的处理而得到，而钛酸锂主要有两种结构，一为尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂，一为偏钛酸型Li₂TiO₃。尖晶石型钛酸锂常用作锂离子电池的电极材料，偏钛酸型钛酸锂因为结构稳定、理论交换吸附容量大等优点，常用于制备钛型锂离子筛。

目前，偏钛酸型Li₂TiO₃的制备方法有固相法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀胶溶法等。由于粉状钛型锂离子筛因为存在反复固液分离(过滤阻力很大)、洗涤、淋洗、再生、富集困难，生产效率低等问题，难以实现工程化。将钛型锂离子筛负载在一些具有高渗透性、高孔隙率、高比表面积、耐酸碱的基体上是解决问题的一种很好的方法。而溶胶-凝胶法和沉淀胶溶法是解决钛型锂离子筛在基体上有效负载的两种很好的方法。但采用溶胶-凝胶法制备钛型锂离子筛时，需要用到有机钛源(例如钛酸四丁酯)，价格较为昂贵。而沉淀胶溶法采用无机钛源，通过控制条件使无机钛源水解得到新鲜的沉淀物(胶体粒子暂时性的聚在一起)，然后洗涤沉淀、加入锂源，再采用胶溶剂(络合剂)将暂时聚在一起的胶体粒子分散开来得到溶胶。而如今，现在的沉淀胶溶法制备钛型锂离子筛过程中，由于其前驱体溶胶本身的稳定性较差(由于溶胶粘度增大较快甚至转变成凝胶)，导致同一批次溶胶难以在基体上进行反复负载，使得溶胶在基体上的负载量非常有限，溶胶利用率低，不能满足生产需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种偏钛酸型锂离子筛用前驱体溶胶的制备方法，以解决现有偏钛酸型锂离子筛制备过程中其前驱体溶胶本身的稳定性较差(溶胶粘度增大较快、甚至转变成凝胶)，导致同一批次溶胶难以在基体上进行反复负载，使得溶胶在基体上的负载量非常有限，溶胶利用率低，不能满足生产需求的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种偏钛酸型锂离子筛用前驱体溶胶的制备方法，其包括：

(1)将甲醇、Gemini表面活性剂和三乙醇胺加入到去离子水中并搅拌均匀，得到混合表面活性剂溶液；

(2)将硫酸钛置于去离子水中搅拌至完全溶解，然后经阴离子交换树脂纯化后，加入混合表面活性剂溶液，搅拌至均匀，得到混合液；

(3)在搅拌下向混合液中加入浓氨水调节pH至碱性，得到白色沉淀；

(4)将白色沉淀用去离子水清洗干净后，并加入去离子水将白色沉淀稀释并搅拌分散，得到白色浆料；

(5)将乙酸锂溶液加入到白色浆料中，然后在剧烈搅拌下加入H₂O₂溶液，搅拌得到透明的黄色溶胶。