无机离子交换剂Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4对Li 的交换选择性实验

利用共沉淀,固相反应热结晶法,合成具有尖晶石型的复合金属氧化物Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4。具有尖晶石型结构的物质,可以插入大量的替代离子并且改变自身锂和氧的化学计量数,与此同时,还保持了结构的稳定。这种特性能够使得它们被用于离子交换研究,用来满足提取锂的需求。通过检测该复合氧化物的饱和交换能力值,分配系数值等,从而确定出该物质具体特性。实验表明,经过酸化的Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4,其Mg2 的抽出比率能够达到72%,Mn4 和Ti4 的溶解比率低于8.2%。实验分析得出,Li 能够从无机离子交换剂Mg1.5Mn0.5Ti0.75O4中抽出以及插入,主要是归因于离子交换机理。被酸化的样品对Li 有一个10.6mmol?g-1的离子交换能力,并且对Li 还具有记忆性的离子筛性能。     

锂离子交换体Li1.5Ti1.625O4的研究(Ⅱ)-H1.5Ti1.625O4的交换性能研究

本文就H1.5Ti1.625O4的pH滴定、分配系数Kd、交换容量、交换等温线、交换速度等离子交换性能进行了研究.研究结果表明,H1.5Ti1.62504对锂离子表现出很好的离子交换选择性及记忆性交换功能.     

Li4Mn0.5Ti0.5O4合成与鉴定

Li4Mn0.5Ti0.5O4合成与鉴定;LiMnTi复合氧化物;尖晶石型结构;离子筛;离子交换;锂     

多孔炭模板法制备Li4Ti5O12及其嵌锂行为

采用水合氧化钛溶胶为原料, 多孔炭为模板剂, 设计制备了一种新型准纳米晶锂钛复合氧化物, 并用SEM、XRD、恒流充放电及交流阻抗测试表征了材料的形貌、结构和电化学性能. 结果表明, 该氧化物晶粒尺寸约200 nm, 为典型的尖晶石Li4Ti5O12结构. 在0.5C(1C=0.2 mA·cm-2)电流条件下的首次嵌脱锂效率为99.8%, 嵌脱锂电位平坦, 可逆容量为117 mAh·g-1; 当电流从0.5C增至5C时, 其可逆嵌锂容量仍在100 mAh·g-1以上, 容量保持率大于86%, 倍率充放电性能优异. 交流阻抗测试结果表明, 模板剂多孔炭的应用使合成的尖晶石Li4Ti5O12具有更佳的导电性能, 且多孔特征明显.     

锂离子交换体Li_(1.5)Ti_(1.625)O_4的研究(Ⅲ)——Li_(1.5)Ti_(1.625)O_4的造粒、改型及油田咸水中锂的回收

对锂离子交换体前驱体Li1.5Ti1.625O4的造粒、改型及改型后的锂离子交换体H1.5Ti1.625O4用于油田咸水中微量锂的提取进行了实验室研究。结果表明,锂离子交换体H1.5Ti1.625O4对油田咸水中微量锂离子有很好的记忆性交换,有效交换容量达11.54mg/g,对锂离子表现出良好的离子筛效应。     

高倍率尖晶石型Li4Ti5O12/TiN锂离子电池负极材料的合成及其电化学性能

以乙酰丙酮(ACAC)螯合剂、聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型Li4Ti5O12/TiN材料.考察了TiN膜对尖晶石型Li4Ti5O12锂离子电池负极材料电化学性能的影响.利用X射线光电子能谱(XPS)对Li4Ti5O12表面的TiN膜进行了分析.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明,Li4Ti5O12/TiN材料为结晶良好的亚微米纯相尖晶石型钛酸锂.电化学性能测试表明,该材料的首次放电比容量为173.0mAh·g-1,并且具有良好的循环性能,以0.2C、1C、2C、5C倍率放电进行测试,10次循环后比容量分别为170.6、147.6、135.6、111.0 mAh·g-1,较之表面无TiN膜的钛酸锂材料表现出更好的倍率特性.循环伏安曲线(CV),交流阻抗图谱(EIS)进一步论证了TiN膜改善了尖晶石型Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的电化学性能.     

LiAlTiO4的合成及对Li+的离子交换选择性

LiAlTiO4的合成及对Li+的离子交换选择性;复合氧化物;锂;离子交换;无机离子交换剂;尖晶石结构     

Li4Ti5Ol2的合成及对Li+的离子交换动力学

用溶胶-凝胶法合成出Li4Ti5Ol2, 对其进行了酸改性, 制得锂离子筛IE-H. 测定了IE-H对Li+、Na+的饱和交换容量和pH滴定曲线等离子交换性能, 并对其进行了X射线衍射分析, 同时采用中断接触法判断该离子交换反应的控制机理, 用缩核模型描述离子筛IE-H交换Li+的动力学. 结果表明, 合成出的Li4Ti5Ol2和锂离子筛IE-H均为尖晶石结构; 用不同浓度HNO3溶液处理Li4Ti5Ol2时, Li+的抽出率为19.6%-81.5%, Ti4+的抽出率在4.2%以下; 锂离子筛IE-H 对Li+的饱和交换容量较高, 达到5.95 mmol·g-1, 离子筛IE-H交换Li+的控制步骤是颗粒扩散控制(PDC), 得到了25 ℃, Li+浓度为20.0 mmol·L-1和5.0 mmol·L-1时锂离子筛交换Li+的动力学方程和颗粒扩散系数.     

三维有序大孔尖晶石型Li1.6Mn1.6O4的制备及锂离子筛吸附特性

用LiNO3、Mn(Ac)2•4H2O和柠檬酸的混合溶液填充聚甲基丙烯酸甲酯胶体晶体模板, 在空气中氧化焙烧, 制备出三维有序大孔尖晶石型锂锰氧化物Li1.6Mn1.6O4. 前驱体经过0.1 mol/L盐酸脱锂后获得相应的三维有序大孔锂离子筛, 其大孔直径和孔壁厚度分别为240 nm和50 nm左右. XRD测试结果表明, Li1.6Mn1.6O4、锂离子筛和吸锂后的样品均保持尖晶石结构. 三维有序大孔材料呈现彼此连通的孔道空间, 缩短了Li+的平衡吸附时间, 前驱体脱锂率在80 ℃时达到95%, 而锰的溶损率在低于60 ℃时小于2.5%. 溶液温度对Li+的交换能力影响很大, 升高温度, Li+与H+的可逆交换程度增大, Li+的最大吸附容量为56.7 mg/g, 但处于锰16d八面体缺陷位置的氢难于被交换. pH滴定和分配系数(Kd)分析表明, 该固体酸在Li+, Na+和K+共存溶液中对Li+的吸附具有较高的选择性.     

复合金属氧化物Mg_(1.5)Mn_(0.5)Ti_(0.75)O_4的锂离子交换性能研究

具有尖晶石型结构的化合物能够在插入大量替代离子改变自身锂和氧化学计量数的同时保持结构的稳定性,这种特性能够被用于离子交换研究,用来满足提取锂的需求。通过检测尖晶石型复合金属氧化物的饱和交换能力、分配系数等,可以确定其具体特性。本文利用共沉淀/固相反应热结晶方法,合成尖晶石型复合金属氧化物Mg_(1.5)Mn_(0.5)Ti_(0.75)O_4。实验结果表明,经酸化的Mg_(1.5)Mn_(0.5)Ti_(0.75)O_4,其Mg~(2+)的抽出比率高达72%,Mn~(4+)和Ti~(4+)的溶解比率低于8.2%。实验分析表明,无机离子交换剂Mg_(1.5)Mn_(0.5)Ti_(0.75)O_4对Li~+有较好的离子筛效应,离子选择性较好,酸化后的样品对Li~+的离子交换能力高达10.6mmol·g~(-1)。     

非整比Li4-xTi5SnyO12化合物的合成及电化学性能的研究

采用流变相法合成了锡掺杂的非整比锂钛氧尖晶石化合物,并研究了不同比例的Sn髧离子掺杂对锂钛氧尖晶石结构及性能的影响。采用XRD、SEM技术对合成材料的晶体结构和微观形貌进行表征,采用恒流充、放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试,结果表明:Sn髧离子掺杂在一定程度上改善了锂钛氧尖晶石作为负极材料时,不同的掺杂量,对材料的电化学性能影响不同,其中Li4-xTi5Sn0·3O12材料的性能为最佳,当电池在较低电流密度下(50 mA·g-1)充、放电时,Li4-xTi5Sn0·3O12材料的首次放电比容量为236 mAh·g-1,在随后提高充、放电倍率过程中(由1C增到4C进行充、放电),当循环105次后,Li4-xTi5Sn0·3O12材料的放电比容量仍保持在109.8 mAh·g-1,与纯样品或其它非整比掺杂样品锂钛氧尖晶石比较,Li4-xTi5Sn0·3O12表现优良的电化学循环性能。本文还对锡掺杂导致锂钛尖晶石材料性能改善的原因也进行了初步探索。     

高容量的Li1.1Mn2O3.95F0.05锂离子二次电池正极材料

以无水乙醇为分散剂在行星式球磨机中对原料进行预处理后,经固相反应制备了富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05,并以该化合物作为锂离子二次电池正极材料,进行了电化学测试。结果表明,加氟后的富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05可与LiCoO2相比,可逆容量高达143nA·h/g,且具有良好的循环稳定性,循环115次后,容量保持率在95%以上。SEM和TEM的表征,说明该方法制备的样品颗粒均匀,具有较好的晶体外观,XRD表征,说明该化合物具有完美的尖晶石结构。锂含量的原子吸收光谱(AAS)表征说明该化合物为富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05。电化学测试结果和SEM,TEM,AAS表征支持掺氟后的富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05晶胞内空缺增大,使锂离子的嵌入脱出更加容易,并且使更多的锂离子参与嵌入脱出反应。     

PdCl2-CuCl2/Li-Al-O对CO低压气相合成碳酸二乙酯反应的催化性能

采用Li NO3对γ-Al2O3进行改性,制备了以多孔锂铝尖晶石为载体,以Pd为活性组分的PdCl2-CuCl2/Li-Al-O负载型催化剂,并考察了催化剂对CO低压气相合成碳酸二乙酯(DEC)反应的催化性能,探讨了载体Li/Al比、改性浸渍方法、不同改性金属、Pd负载量和反应压力等因素对催化剂催化性能的影响.结果表明,当n(Li)/n(Al)=0.2,压力为0.3 MPa和温度为110℃时,DEC的时空收率可达到418 g/(L.h).用Li NO3对γ-Al2O3改性后的催化剂载体表层具有Li Al5O8尖晶石结构,不同Li/Al比的催化剂载体的晶胞参数、晶胞体积略有不同.采用双金属改性的催化剂载体表面由于结晶度较低不能形成"完全尖晶石结构",其催化活性较低.随着催化剂表面活性组分PdCl2含量的增加,可有效提高产物DEC的时空收率;锂铝尖晶石载体表面的酸性较低,有利于提高目标产物DEC的选择性.     

LiZr4(PO4)3的Na/Li及Ag/Li离子交换

研究了LiZr2(PO4)3在水溶液中的Na/Li和Ag/Li离子交换行为.结果表明,LiZr2(PO4)3对Na+和Ag+离子均具有很高的选择性,且对Ag+的选择性高于Na+.LiZr2(PO4)3与Ag+的离子交换反应是通过形成固溶体的形式进行的,而与Na+的离子交换反应则是通过置换进行的.温度升高有利于提高LiZr2(PO4)3上Na/Li和Ag/Li的离子交换反应速度.     

LiNi0.05Mn1.95O4的合成及其对Li+的离子交换热力学

以乙酸锂、乙酸锰和乙酸镍为原料,采用溶胶-凝胶法合成出掺镍的尖晶石型锂锰氧化物LiNi0.05Mn1.95O4.用0.5 mol·L-1的过硫酸铵对其进行酸改性后制得锂离子筛(记作LiNiMn-H).经测定LiNi0.05Mn1.95O4在酸改性过程中Mn2+的溶出率仅为0.31%(w,质量分数),LiNiMn-H对锂离子的饱和交换容量达5.29 mmol(36.72 mg)Li+/g离子筛.测定了15、25、35、45℃LiNiMn-H在H+-Li+体系吸附锂的离子交换等温线,并利用Pitzer电解质溶液理论计算出该离子交换体系的活度系数,得到H+-Li+交换的平衡常数Ka,△Gm、△Hm,和△Sm等热力学参数.结果表明,Ka随温度的升高而降低,LiNiMn-H对Li+的选择性大于原来可交换阳离子(H+)的选择性,吸附锂的过程是自发过程(△Gm＜0),该离子交换反应是放热反应.     

LiNi0.05Mn1.95O4的合成及其对Li+的离子交换热力学

以乙酸锂、乙酸锰和乙酸镍为原料, 采用溶胶-凝胶法合成出掺镍的尖晶石型锂锰氧化物LiNi0.05Mn1.95O4. 用0.5 mol·L-1的过硫酸铵对其进行酸改性后制得锂离子筛(记作LiNiMn-H). 经测定LiNi0.05Mn1.95O4在酸改性过程中Mn2+的溶出率仅为0.31%(w, 质量分数), LiNiMn-H对锂离子的饱和交换容量达5.29 mmol (36.72 mg) Li+/g 离子筛. 测定了15、25、35、45 ℃ LiNiMn-H 在H+-Li+体系吸附锂的离子交换等温线, 并利用Pitzer 电解质溶液理论计算出该离子交换体系的活度系数, 得到H+-Li+交换的平衡常数Ka, △Gm、△Hm和△Sm等热力学参数. 结果表明, Ka随温度的升高而降低, LiNiMn-H对Li+的选择性大于原来可交换阳离子(H+)的选择性, 吸附锂的过程是自发过程(△Gm<0), 该离子交换反应是放热反应.     

纳米微晶TiO2合成Li4Ti5O12及其嵌锂行为

用溶胶-凝胶法并经热处理制备不同形态和晶体尺寸的TiO2，分别与Li2CO3高温固相反应生成锂钛复合氧化物，经电化学测试发现,用300 ℃热处理所得纳米微晶TiO2制备的Li4Ti5O12具有良好的嵌锂性能，其可逆比容量大于95 mA•h•g－1，充放电效率近100％，循环性能良好，电压平台平稳,在嵌锂至容量≥85％或脱锂至容量≥90％时均有明显的电压变化，可用作锂离子电池负极材料.     

新型锂盐Li[(CF_3SO_2)(n-C_4F_9SO_2)N]电解液在高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电池中的性能

探讨一种新型磺酰亚胺锂盐(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂{Li[(CF_3SO_2)(n-C_4F_9SO_2)N],LiTNFSI}的碳酸丙烯酯(PC)电解液的电导率、耐氧化性及基于该电解液的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4|Li电池循环性能和自放电行为.结果表明,1.0 mol/L LiTNFSI-PC电解液的室温电导率适中,氧化电位较高,并且基于该电解液的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4|Li电池表现出优异的循环性能,综合性能明显优于1.0 mol/L LiPF_6-PC电解液体系.这主要得益于1.0 mol/L LiTNFSI PC电解液与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4良好的界面匹配性.     

水热法合成高功率锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料

以球形TiO2和LiOH溶液为反应物,通过水热法合成了尖晶石型Li4Ti5O12,并使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和激光粒度分布(PSD)对其结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:通过该法得到的产品颗粒大小均匀,粒度分布狭窄,结构与标准Li4Ti5O12谱图一致.实验选定温度下所得的Li4Ti5O12均表现出良好的电化学性能.其中,800°C热处理所得样品的电化学性能最好,室温下,以35mA·g-1的电流密度进行充放电,其可逆容量达到162mAh·g-1,同时这种材料也表现出良好的倍率性能,即使在720mA·g-1的电流密度条件下进行充放电,其可逆容量仍可达到124mAh·g-1.     

Mn_(1-x)(Li,Ti)_xCo_2O_4尖晶石型复合氧化物的制备、表征与催化性能

用柠檬酸配位燃烧法合成了Mn1-x(Li,Ti)xCo2O4系列尖晶石型复合氧化物催化剂,使用FTIR和XRD方法对催化剂结构进行表征,通过程序升温氧化反应(TPO)技术对这些催化剂在模拟柴油机尾气条件下进行同时消除NOx和柴油碳黑反应的活性评价。结果表明,掺杂Li或Ti后的Mn1-x(Li,Ti)xCo2O4系列催化剂仍然保持了完整的尖晶石型复合氧化物结构,这些催化剂对同时消除柴油机尾气中的碳黑颗粒和NOx具有良好的催化性能,其中Li或Ti的掺杂量为x=0.05较佳,结合碳黑燃烧与NOx还原总的催化效果,Mn0.95Li0.05Co2O4具有最好的催化活性。