本發(fā)明涉及鋰吸附劑，尤其是涉及一種鈦黑在制備鈦系鋰吸附劑中的應(yīng)用、鈦系鋰吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、在工程化應(yīng)用中，鈦系鋰吸附劑β-h2tio3的吸附速率較慢。在3小時(shí)的吸附時(shí)間內(nèi)，其吸附容量?jī)H為14?mg/g，而其理論飽和吸附容量為143?mg/g，這意味著實(shí)際吸附容量?jī)H達(dá)到理論值的10%。因此，90%的吸附位點(diǎn)未被利用，這嚴(yán)重限制了鈦系鋰吸附劑的推廣應(yīng)用。
2、鈦系鋰吸附劑吸附速率低的原因在于鋰離子在其晶體結(jié)構(gòu)中的遷移速率較慢。通過使用不同的原料合成鈦系鋰吸附劑，可以獲得微觀晶體結(jié)構(gòu)存在差異的產(chǎn)品，而這些差異會(huì)導(dǎo)致鋰離子的吸附速率不同。
3、目前，鈦源的研究主要集中在偏鈦酸、銳鈦型二氧化鈦、金紅石型二氧化鈦和四氫氧化鈦等單一或組合鈦源。然而，使用這些鈦源合成的鈦系鋰吸附劑的吸附速率仍然很低，沒有實(shí)現(xiàn)本質(zhì)上的提升。
4、有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供鈦黑在制備鈦系鋰吸附劑中的應(yīng)用、鈦系鋰吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中上述技術(shù)問題的至少一種。
2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明的第一方面提供了一種鈦黑在制備鈦系鋰吸附劑中的應(yīng)用，所述鈦黑的化學(xué)式為ti4o7，具有氯化鈉型立方晶型和金紅石型正方晶形。
4、進(jìn)一步地，所述鈦系鋰吸附劑的化學(xué)式為β-h2tio3。
5、本發(fā)明的第二方面提供了一種鈦系鋰吸附劑的制備方法，包括以下步驟：將鋰源和鈦源混合均勻后，加入復(fù)合粘結(jié)劑和去離子水，進(jìn)行捏合處理；接著經(jīng)擠出成型、低溫焙燒和高溫煅燒，得到鈦系鋰吸附劑前驅(qū)體β-li2tio3；將所述鈦系鋰吸附劑前驅(qū)體β-li2tio3酸化，得到鈦系鋰吸附劑β-h2tio3；其中，所述鈦源為鈦黑。
6、進(jìn)一步地，所述鋰源為可溶性鋰源，且在煅燒過程中會(huì)分解產(chǎn)生氣體。
7、優(yōu)選地，所述鋰源包括硝酸鋰、碳酸鋰和檸檬酸鋰中的至少一種。
8、優(yōu)選地，所述復(fù)合粘結(jié)劑包括聚乙二醇和潤(rùn)滑油。
9、優(yōu)選地，所述聚乙二醇的分子量為200-500。
10、優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑油由c、h和o三種元素構(gòu)成。
11、優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑油包括甘油和/或植物油。
12、優(yōu)選地，所述植物油包括大豆油、菜籽油、花生油和玉米油中的至少一種。
13、進(jìn)一步地，所述鋰源中的li和所述鈦源中的ti的摩爾比為1.67~2.13:1。
14、優(yōu)選地，所述復(fù)合粘結(jié)劑中，聚乙二醇和潤(rùn)滑油的質(zhì)量比為2~4:1~3。
15、優(yōu)選地，所述復(fù)合粘結(jié)劑的加入量為鋰源和鈦源總質(zhì)量的10~20%。
16、進(jìn)一步地，所述捏合處理的轉(zhuǎn)速為20~40rpm，時(shí)間為10~30min。
17、優(yōu)選地，所述擠出成型的物料長(zhǎng)度為1~3cm，直徑為1~3mm。
18、優(yōu)選地，所述低溫焙燒的溫度為80~150℃，時(shí)間為1~3h。
19、進(jìn)一步地，高溫焙燒時(shí)，擠出成型的物料的裝料厚度為8~12cm。
20、優(yōu)選地，所述高溫煅燒的溫度為950~1100℃，時(shí)間為0.3~1h。
21、本發(fā)明第三方面提供了一種鈦系鋰吸附劑，采用上述的制備方法制備得到。
22、進(jìn)一步地，所述鈦系鋰吸附劑的粒徑為100~500nm。
23、本發(fā)明第四方面提供了所述的鈦系鋰吸附劑在鹽湖提鋰或鋰回收中的應(yīng)用。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：
25、本發(fā)明采用具有氯化鈉型立方晶型和金紅石型正方晶型的鈦黑（ti4o7）作為鈦源，ti4o7中鈦的價(jià)態(tài)包括正三價(jià)（ti3+）和正四價(jià)（ti4+）。這兩種價(jià)態(tài)的存在使得鈦黑同時(shí)具備氯化鈉型立方晶型和金紅石型正方晶型的結(jié)構(gòu)特征。這種獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)為鋰離子提供了兩種不同的占位點(diǎn)，增加了鋰離子的吸附位點(diǎn)數(shù)量。此外，正三價(jià)鈦離子的存在能夠促進(jìn)鋰離子在鈦系鋰吸附劑晶格中的快速遷移，從而有效提高了鈦系鋰吸附劑的吸附速率。
26、本發(fā)明提供的鈦系鋰吸附劑的制備方法，將原料捏合后擠出成型有利于使粉體結(jié)合更加緊密，減少煅燒過程中鋰源向鈦源遷移的距離，利于提高合成效率，縮短高溫煅燒時(shí)間，提高合成效率及降低能耗。
27、本發(fā)明提供的鈦系鋰吸附劑，粒徑僅有100~500nm，具有高的比表面積，在3h內(nèi)的吸附容量至少為116mg/g，達(dá)到理論飽和吸附容量的81%，極大提高了鈦系鋰吸附劑的吸附速率，解決了鈦系鋰吸附劑吸附速率低的技術(shù)難題。
28、本發(fā)明提供的鈦系鋰吸附劑的應(yīng)用，鑒于上述鈦系鋰吸附劑所具有的優(yōu)勢(shì)，從而有效提高了鋰吸附的效率，顯著縮短了鋰吸附工藝的時(shí)長(zhǎng)，為下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持，推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
1.一種鈦黑在制備鈦系鋰吸附劑中的應(yīng)用，其特征在于，所述鈦黑的化學(xué)式為ti4o7，具有氯化鈉型立方晶型和金紅石型正方晶形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述鈦系鋰吸附劑的化學(xué)式為β-h2tio3。
3.一種鈦系鋰吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將鋰源和鈦源混合均勻后，加入復(fù)合粘結(jié)劑和去離子水，進(jìn)行捏合處理；接著經(jīng)擠出成型、低溫焙燒和高溫煅燒，得到鈦系鋰吸附劑前驅(qū)體β-li2tio3；將所述鈦系鋰吸附劑前驅(qū)體β-li2tio3酸化，得到鈦系鋰吸附劑β-h2tio3；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鋰源為可溶性鋰源，且在煅燒過程中會(huì)分解產(chǎn)生氣體；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鋰源中的li和所述鈦源中的ti的摩爾比為1.67~2.13:1；
6.根據(jù)權(quán)利要求3~5任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述捏合處理的轉(zhuǎn)速為20~40rpm，時(shí)間為10~30min；
7.根據(jù)權(quán)利要求3~5任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，高溫焙燒時(shí)，擠出成型的物料的裝料厚度為8~12cm；
8.一種鈦系鋰吸附劑，其特征在于，采用權(quán)利要求3~7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈦系鋰吸附劑，其特征在于，所述鈦系鋰吸附劑的粒徑為100~500nm。
10.一種權(quán)利要求9所述的鈦系鋰吸附劑在鹽湖提鋰或鋰回收中的應(yīng)用。