[发明专利]一种磁性碳基锂离子印迹材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性碳基锂离子印迹材料的制备方法，是以磁性碳球作为载体材料，进行表面硅烷化改性和甲基丙烯酸表面功能化处理后，接枝上2‑羟甲基‑12‑冠醚‑4的锂络合物，再以二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂进行交联聚合，酸洗除去锂离子后制备得到。本发明制备的磁性碳基锂离子印迹材料可以作为吸附剂用于吸附水中锂离子，不仅具有良好的锂离子吸附性能，且易于从水中分离回收。

技术领域

本发明属于表面离子印迹材料制备技术领域，具体涉及一种碳基锂离子印迹材料的制备方法。

背景技术

锂是密度最小的金属，银白色，质软，具有许多不同于其他金属元素的化学和物理性质，例如极高的电化学活性、比热容、氧化还原电位等，被誉为“促进世界进步的能源金属”。近年来，随着核电、航空航天、锂电动汽车等行业的快速发展，全球对锂产品的需求逐年增加。锂在自然界主要以固体矿和液体矿两种形式存在。已探明的全球锂资源大约为3950万吨，其中我国探明储量540万吨。据统计，我国盐湖卤水锂资源储量约占锂资源总量的61.8%。因此，盐湖卤水已成为目前获取锂资源的主要途径。

常规的盐湖卤水提锂方法主要包括：锻烧浸取法提锂、吸附法提锂、沉淀法提锂、溶剂萃取法提锂、碳化法提锂等。其中，吸附法由于具有良好的选择性、吸附率高、提取过程简单等优点，将是从低浓度海水和盐湖卤水中提取锂的最主要方法。

离子印迹技术由于具有高度选择识别性而受到广泛关注。表面离子印迹技术是在材料表面将模板离子与特定功能单体以静电引力、配位螯合、非共价键等作用结合，在交联剂的交联聚合作用下得到离子印迹聚合物，再以物理或化学方法去除模板离子形成具有特异识别作用的空穴。采用表面离子印迹技术制备的吸附剂不仅具有传统离子印迹材料吸附容量大、选择性高和重复利用性好的特点，而且由于其印迹位点位于表面，解决了传统离子印迹材料印迹位点容易被包埋的问题，并且传质速度快。

Cui等(Synthesis of cauliflower-like ion imprinted polymers forselective adsorption and separation of lithium ion[J]. New Journal of Chemistry, 2018, 42: 14502-14509.)以苯并-12-冠醚-4为功能单体，采用本体聚合的方法合成锂离子印迹聚合物，该方法容易造成吸附位点被包埋，影响传质速率。

Huang等(An efficient lithium ion imprinted adsorbent using multi-wallcarbon nanotubes as support to recover lithium from water[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 205: 201-209.)以多壁碳纳米管为碳基质，2-苯并-14-冠醚-4为功能单体，在多壁碳纳米管表面接枝聚合形成锂离子印迹聚合物，用于吸附水中的锂离子。但吸附锂离子后的印迹材料不容易从水中分离回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性碳基锂离子印迹材料的制备方法，以本发明方法制备的锂离子印迹材料传质快、吸附性能良好，且易于分离回收。

本发明所述磁性碳基锂离子印迹材料的制备方法是以磁性碳球作为载体材料，对其进行表面硅烷化改性后，以甲基丙烯酸进行表面功能化处理得到表面功能化磁性碳球，在所述表面功能化磁性碳球表面接枝2-羟甲基-12-冠醚-4的锂络合物，再以二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂进行交联聚合得到磁性锂离子聚合物，对所述磁性锂离子聚合物进行酸洗处理除去锂离子后，制备得到所述磁性碳基锂离子印迹材料。

其中，所述的磁性碳球是一种拥有四氧化三铁磁性内核的、具有磁性的碳材料。文献报道有多种磁性碳球的制备方法。这些方法制备的磁性碳球均适合于本发明，可以作为本发明的载体材料使用。