[发明专利]一种利用盐湖卤水剥离二维材料及同步生产高纯氢氧化锂的方法

说明书

本发明涉及二维纳米材料制备领域及高纯氢氧化锂制备领域，具体为一种盐湖卤水生产高纯氢氧化锂及同步制备纳米二维材料的方法。本发明将待剥离的二维材料制成电极，然后在隔绝空气的有机环境中通过电解同步实现二维材料的剥离和高纯氢氧化锂的制备。本发明采用电化学法同步回收盐湖锂资源及制备纳米二维材料，具有连续作业、操作简单、产品性能稳定等特点，为盐湖锂资源的高效回收与纳米二维材料的制备提供稳定可靠的方法。

技术领域

本发明涉及二维纳米材料制备领域及高纯氢氧化锂制备领域，具体为一种盐湖卤水生产高纯氢氧化锂及同步制备纳米二维材料的方法。

背景技术

据统计，盐湖卤水锂资源储量约占锂资源总量的70～80％，因此盐湖卤水提取锂生产碳酸锂将成为锂盐生产的主攻方向。而我国除了新疆扎布耶盐湖为世界唯一的低镁锂比碳酸盐型盐湖外,其他均为高镁锂比盐湖(Mg/Li20),传统的蒸发-转化工艺失去效果,因此开发适应于高镁锂比盐湖卤水的提锂技术成为当前研究的热点。针对高镁锂比盐湖卤水研究开发了许多新工艺,如煅烧浸取法、溶剂萃取法、膜分离法、离子交换与吸附法等。其中煅烧浸取法可实现卤水中多资源的综合利用,但水蒸发量大,能耗高,产生的HCl对设备腐蚀性大,而且污染严重。溶剂萃取法操作连续、处理量大、固定投资小、运行成本低,但高酸反萃以及溶剂的损失制约了该方法的大规模应用。膜分离法步骤简单、试剂耗量低、清洁无污染,但膜成本较高,膜中毒以及使用寿命短的问题有待解决,而且该方法耗水量大。离子交换与吸附法选择性好、收率高,其中铝基吸附剂实现了规模化工业生产,但吸附法必须与其他方法结合进行锂的生产。

随着2004年对石墨烯的发现，探寻其他新型纳米二维材料的研究成为了近十年研究的热点。目前，二维材料薄膜的制备方法，主要有“自上而下”和“自下而上”两种。以二硫化钼为例，“自下而上”法通常为化学气相沉积(CVD)法，主要是利用不同的钼源和硫源在不同的反应条件下在衬底上沉积类石墨烯二硫化钼进行反应，通过气相沉积获得大面积的二硫化钼薄膜。虽然“自下而上”法能获得大尺寸的二硫化钼薄膜，但是光学和电学性质不及“自上而下”法制备出来的样品，同时存在反应温度高、条件苛刻、反应速率低、制备时间长、反应后的尾气对环境有污染等缺点。“自上而下”法包括微机械力剥离法、锂离子插层法、液相超声剥离法、激光法等。微机械力剥离法这种方法制备的二硫化钼样品缺陷很少、晶体结构完美，因此具有非常好的光电学性质，但这种方法制备的二硫化钼样品尺寸很小、产量低以及重复性较差。锂离子插层法与微机械力剥离法相比，剥离的效率高、尺寸大、范围广，但操作复杂、费时费力、成本高。液相超声法是一种非常新的方法，具有操作简单，可实现批量生产等优点，但是剥离率较低。激光法制备出来的二硫化钼形状非常规则，且光电性质和直接用微机械力方法剥离下来的二硫化钼相当，但该法对入料厚度有严格要求(20层)，且只能制备单层二硫化钼。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种低成本、能连续、高效制备纳米二维材料同时从盐湖卤水中生产高纯氢氧化锂的方法。

为实现上述目的，本发明一种利用盐湖卤水剥离二维材料及同步生产高纯氢氧化锂的方法，包括以下步骤：

步骤一

将二维材料涂覆于集流体上；得到含二维材料的电极片；

步骤二

以导锂电解质膜为隔膜；将电解池分为阴极区和阳极区；将步骤一所得含二维材料的电极片置于阴极区，注入锂电解液，往阴极区持续通入保护气体；将惰性电极置于阳极区，注入含锂盐湖卤水；通电进行电解；在阴极区得到电解后的含二维材料的电极片；

或

以导锂电解质膜为隔膜；将电解池分为阴极区和阳极区；将步骤一所得含二维材料的电极片置于阴极区，注入锂电解液，往阴极区通入保护气体，封装隔断阴极区与空气的接触；将惰性电极置于阳极区，注入含锂盐湖卤水；通电进行电解；在阴极区得到电解后的含二维材料的电极片；