鈦摻雜鋰錳氧化物離子篩的制備及性能研究

張 欣,王 亮,馬來波，張 琦，黃西平

(自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192)

金屬鋰、鋰合金及其鹽類以其優異的性能，被稱為“工業味精”和“推動世界進步的能源金屬”，廣泛應用于電子、冶金、化工、醫藥、能源等領域，是國民

鹽湖鹵水中鋰的儲藏量極其豐富(1.0×1010kg)，目前80%的鋰鹽產品均來自于鹽湖鹵水，因此，從鹽湖鹵水提鋰具有廣闊的應用前景，也是未來實現鋰工業化可持續發展的關鍵[3-4]。

目前，鹽湖鹵水提鋰方法主要有沉淀法、鹽析法、溶劑萃取法、膜分離法和吸附法等，其中，離子篩吸附法提鋰具有鋰收率高、選擇性高、循環利用率高、綠色環保等優點，是鹵水提鋰最具工業前景的工藝方法[5-6]。尖晶石型鋰錳氧化物離子篩具有高選擇性和高吸附量，是最典型的一類鋰離子篩吸附劑。目前研究最多的鋰錳氧化物離子篩前軀體有LiMn2O4、Li4Mn5O12和Li1.6Mn1.6O4，這3種前軀體經酸浸脫鋰后可分別制得鋰離子篩λ-MnO2、MnO2·0.31H2O和MnO2·0.5H2O，其中MnO2·0.5H2O離子篩的理論吸附容量最大、化學性質最穩定[7-9]。

鈦具有很強的結構穩定性，可以替代鋰錳氧化物中部分錳離子，從而增加尖晶石結構的穩定性[10]。文章通過共沉淀—水熱合成法合成出鈦摻雜的鋰錳氧化物離子篩前驅體Li1.6Mn1.6O4，對酸洗得到的MnO2·0.5H2O離子篩進行形貌和物相分析，研究不同的鈦摻雜量、酸浸洗脫時間對鋰的吸附容量及鈦和錳的溶損率，以及對不同離子的選擇吸附性能，從而研制開發出對鋰元素具有高選擇性、高吸附量的的鋰錳氧化物離子篩材料。……