[发明专利]一种多级核壳结构提锂材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多级核壳结构提锂材料，具有多级结构，整体形貌为球形，外表面覆盖一层纳米片，呈蜂巢状，且纳米片垂直于球表面，其特征在于：所述多级核壳结构提锂材料以TiO₂微球为核，H₂TiO₃为中间层，尖晶石结构的锰离子筛为壳。

2.根据权利要求1所述的多级核壳结构提锂材料，其特征在于：所述中间层H₂TiO₃与TiO₂微球质量比为1:10～1:2，H₂TiO₃与尖晶石结构的锰离子筛质量比为1:2～2:1。

3.根据权利要求1所述的多级核壳结构提锂材料，其特征在于：所述TiO₂微球的粒径在200～800 nm之间，中间层H₂TiO₃厚度为20～100 nm，壳层的厚度为50～150 nm。

4.一种如上述权利要求1-3任一所述多级核壳结构提锂材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）按TiO₂微球与高锰酸钾的重量比为1:8～1:3计，将TiO₂微球加入到浓度为0.03～0.06 g/mL的高锰酸钾溶液中，超声搅拌10～60 min，将混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，120～160℃水热反应30～60 h后，冷却、过滤，蒸馏水洗涤3～6次，80～120℃干燥12～24h，得核壳结构的TiO₂@MnO₂复合材料；

b）以上述制备的TiO₂@MnO₂复合材料为前驱体，将LiOH与TiO₂@MnO₂复合材料中的锰按1:1～1:3的摩尔比混合，所得混合物程序升温至400～450℃烧结4～8 h，再程序升温至600～800℃保温4～8 h，得Li-TiO₂@MnO₂复合材料；

c）按每100 mL盐酸溶液中加0.05～0.5 g Li-TiO₂@MnO₂复合材料计，将上述Li-TiO₂@MnO₂复合材料加入盐酸溶液中，15～45 ℃下在振荡器中震荡1～3 d后，产物经过滤，蒸馏水洗涤3～6次，80～120℃下干燥12～24 h，重复浸酸-震荡-过滤-洗涤-干燥过程至Li-TiO₂@MnO₂复合材料表面的锂全部洗脱，得多级核壳结构提锂材料。

5.根据权利要求4所述的多级核壳结构提锂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a）中，按TiO₂微球与高锰酸钾的重量比为1: 4，将TiO₂微球加入到浓度为0.05 g/mL的高锰酸钾溶液中，超声搅拌30 min。

6.根据权利要求4所述的多级核壳结构提锂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a）中，150℃水热反应48 h后，冷却、过滤，蒸馏水洗涤3～6次，80℃干燥12 h。

7.根据权利要求4所述的多级核壳结构提锂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b）中，将LiOH与TiO₂@MnO₂复合材料中的锰按1:2的摩尔比混合，所得混合物程序升温至400℃烧结4 h，再程序升温至800℃保温6 h，得Li-TiO₂@MnO₂复合材料。

8.根据权利要求4所述的多级核壳结构提锂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤c）中，按每100 mL盐酸溶液中加0.1 g Li-TiO₂@MnO₂复合材料计。