[发明专利]一种钛系锂离子筛无机复合吸附提锂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛系锂离子筛无机复合吸附提锂材料及其制备方法。该方法是将钛系锂离子筛或其前驱体与调节剂、固化剂和树脂单体混合，在一定温度下高分子单体发生聚合反应并逐渐固化。在该过程中，通过挤压或喷雾干燥制备成特定形状颗粒材料。然后在无氧条件下进行高温焙烧，经酸处理后获得碳支撑的钛系锂离子筛无机/无机复合提锂材料。本发明制备的无机复合材料，不仅解决了钛系锂离子筛粉体材料的应用问题，同时也解决了常规直接以高分子材料为粘结剂所制备有机/无机复合材料的吸附速率和容量双下降问题。此外，由于本发明所制备的材料具有稳定性好、耐酸碱和耐高温等特性，且制备工艺简单，从而有利于材料的规模化制备和在吸附提锂中的应用。

技术领域

本发明属于锂提取技术领域，具体涉及一种钛系锂离子筛无机复合吸附提锂材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车产业的快速发展，全球对锂资源的需求量日益增加。盐湖卤水、地下卤水等中蕴藏丰富的液体锂矿资源，极具开发利用价值。吸附法是一种从液体矿中绿色高效提锂方法，其核心是开发具有高吸附性能和高稳定性的吸附材料。

钛系锂离子筛因其较高的吸附容量和稳定性而受到广泛关注，但其在宏观上呈粉末状态，难以直接工业应用。为解决该问题，CN114345291A公开了一种高吸附容量粒状钛基锂离子筛吸附剂的制备方法，该方法以复合胶为粘结剂将钛基锂离子筛通过造粒-水浴固化成型或造粒-真空干燥成型。CN112871126A公开了一种高吸附容量锂离子筛颗粒的制备方法，该方法先通过一系列步骤将锂离子筛制备为微米级锂离子筛颗粒，然后将其与模板造孔剂混合后在造粒机中与水性树脂乳液混合造粒。CN110090632A公开了一种复合锂离子吸附柱料及其制备方法，该方法通过无机吸附剂表面酸化处理和亲油性处理，然后亲油基团与亲油性聚合物单体聚合，并经进一步二次交联获得复合锂离子吸附柱料。CN104928471B公开了一种锂离子吸附柱及其制备方法，该方法通过加热熔融热塑性聚合物，并经喷丝形成热塑性聚合物纤维后，向其表面喷洒锂离子吸附前驱体，经缠结形成具有中空柱状结构的锂离子吸附前驱体柱。

值得注意的是，尽管使用高分子为粘结剂进行造型，可解决粉体离子筛的应用问题，但有机粘结剂的使用导致材料吸附速率和容量的双下降，且在吸附-洗脱的酸碱交替环境下，导致材料的稳定性问题。此外，为实现对具有高温特征的地热流体中锂资源的提取，所开发材料还需具有耐高温特性。针对这些问题，开发一种具有高稳定性和吸附性能的锂离子筛复合材料及其制备方法，对于卤水型液体锂矿资源的开发具有重要意义。

发明内容

为解决传统以有机高分子为粘结剂所制备复合吸附材料的缺陷，本发明提供一种具有高稳定性的复合吸附提锂材料及其制备方法。

本发明的创新点是：以树脂为碳源，通过高分子原位聚合结合材料高温同步或非同步转化的创新方法，制备结构可调的高性能(高吸附性能和高稳定性)钛系锂离子筛无机复合吸附提锂材料。

本发明提供的技术方案和工艺过程如下：

一种钛系锂离子筛无机复合吸附提锂材料及其制备方法，其步骤如下：

1)将内核材料或其前驱体、调节剂、固化剂、树脂单体混合，以酸或碱作为催化剂，混合物中树脂单体发生聚合反应，通过对反应温度、催化剂和固化剂的种类和浓度来调节混合物固化速率，并加工成型。反应温度为10℃～90℃，优选20℃～60℃。

2)固化成型后的材料在氮气氛围下高温焙烧，并经酸浸泡处理后，获得钛系锂离子筛无机复合吸附提锂材料。

进一步地，步骤1)中，内核材料为Li₂TiO₃、Li₄Ti₅O₁₂、LiTi₂O₄中的一种或两种以上。