[发明专利]一种高韧性锂离子筛复合水凝胶膜及其制备方法和在海水提锂中的应用

说明书

本发明属高分子材料制备技术领域，为解决现有锂离子筛呈粉末状,不易回收以及吸附率较低的问题,提供一种高韧性锂离子筛复合水凝胶膜及其制备方法和在海水提锂中的应用，由氢氧化锂与过氧化氢通过水热法反应获得LiMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;，通过酸洗获得λ‑MnOsubgt;2/subgt;；聚乙烯醇PVA溶液与十二烷基磺酸钠SDS加热反应，然后加入吡咯、制备的λ‑MnOsubgt;2/subgt;，与过硫酸铵APS溶液冰水浴混合，倒入模具中室温反应，得到λ‑MnOsubgt;2/subgt;@互穿凝胶复合膜，依次在去离子水中浸泡、Hsubgt;2/subgt;SOsubgt;4/subgt;中浸泡，去离子水冲洗，干燥即为高韧性锂离子筛复合水凝胶膜。

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种高韧性锂离子筛复合水凝胶膜及其制备方法和在海水提锂中的应用，所述高韧性锂离子筛复合水凝胶以λ-MnO₂作为Li⁺印迹位点，制备出高韧性多孔的λ-MnO₂@互穿凝胶复合材料。

背景技术

在几十年间，锂被应用在陶瓷、玻璃、可充电锂电池、核聚变燃料、储能材料等领域。随着需求量的增加，满足锂资源的提供是一个重要挑战。据相关研究表明，锂资源主要来源于矿石、盐湖和海水中，其中，海中的Li⁺含量高达2.6×10¹⁴ kg，然而浓度仅为0.17ppm，与此同时，海水中还含有大量的共存碱金属离子（Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺），从而给提取Li⁺带来了巨大的困难。HMO系锂离子筛具有优良的锂选择性、高的锂吸附量等，成为最受欢迎的锂吸附剂之一，尽管HMO对 Li⁺ 表现出优良的选择性，但应用于物理法提锂时，制约实际应用的问题在于：酸浸时 Mn 溶损较多；吸附过程中粉末易流失；吸附时间较长。

发明内容

本发明为了解决现有锂离子筛呈粉末状,不易回收以及吸附率较低的问题,提供了一种高韧性锂离子筛复合水凝胶膜及其制备方法和在海水提锂中的应用，所述高韧性锂离子筛复合水凝胶为λ-MnO₂@互穿凝胶复合膜。

本发明由如下技术方案实现的：一种高韧性锂离子筛复合水凝胶膜，所述高韧性锂离子筛复合水凝胶膜为互穿凝胶包覆λ-MnO₂复合材料即λ-MnO₂@互穿凝胶复合材料，由氢氧化锂与过氧化氢通过水热法反应获得LiMn₂O₄，通过酸洗获得λ-MnO₂；聚乙烯醇PVA溶液与十二烷基磺酸钠SDS加热反应，然后加入吡咯、制备的λ-MnO₂，与过硫酸铵APS溶液冰水浴混合，倒入模具中室温反应，得到λ-MnO₂@互穿凝胶复合膜，依次在去离子水中浸泡、H₂SO₄中浸泡，去离子水冲洗，干燥即为λ-MnO₂@互穿凝胶复合材料。

制备所述高韧性锂离子筛复合水凝胶膜的方法，具体步骤如下：

（1）LiMn₂O₄的制备：3.45g乙酸锰溶于30 mL的去离子水中得到乙酸锰水溶液，1.11g的氢氧化锂溶于30mL的去离子水中，然后缓慢将1.2 mL的H₂O₂滴入氢氧化锂水溶液中，然后将两个溶液溶于100mL甲醇溶液中并搅拌18-22 min，通过水热法110℃反应12 h，得到LiMn₂O₄；

（2）λ-MnO₂的制备：步骤（1）所得到的LiMn₂O₄用0.5M HCl酸洗24h，采用去离子水、无水乙醇交替洗涤至pH为中性，之后材料在80℃下进行干燥，制备得到λ-MnO₂纳米颗粒；