一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极及其制备方法与应用与流程

本发明涉及盐湖提锂材料，尤其涉及一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极及其制备方法与应用。

背景技术：

1、离子筛型吸附剂是预先将目的离子导入在无机化合物中，使得两者发生反应生成复合氧化物，在不改变晶体结构的前提下将目的离子抽取出来，从而得到具有规则空隙的无机化合物，这种无机化合物对原导入的离子有筛分和记忆作用，这种作用被称为“离子筛效应”。从卤水中提锂的离子筛有γ-mno2、二氧化钛、锑酸盐、磷酸盐和铝酸盐等目前，研究最多的是尖晶石型锰系离子筛，主要包括γ-mno2等。

2、由于离子筛型吸附剂通常为粉末状，不利于其工业化应用，此前很多学者都在探讨粉状离子筛造粒和成膜的方法。适用于柱操作的粒状吸附剂通常通过有机高分子材料的交联作用来制备。但是离子筛型吸附剂大多造粒困难，流动性和渗透性较差，通过粘结剂造粒会使离子筛型吸附剂的亲水性、孔隙率、交换速率、选择性与吸附能力下降；此外，目前吸附性较好的无机离子筛吸附剂大多由水热法合成，受设备限制产量小、成本高，还未能实现工业化生产。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极及其制备方法与应用，其解决了粉末状离子筛型吸附剂造粒困难，造粒后性能下降和成本高的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、第一方面，本发明提供一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极，所述离子筛电极为在导电性基材表面沉积p63/mmc六方晶系结构的多元复合金属氧化锰；所述p63/mmc六方晶系结构的多元复合金属氧化锰是以[mno6]八面体为基本的结构单元，mn原子位于八面体中心，6个o原子位于八面体顶角，[mno6]八面体通过共用边的连接方式以连接形成层状结构；其中，所述[mno6]八面体结构中的1-6个o原子被mo原子或w原子取代；所述离子筛电极具有2-3层的所述层状结构。

6、第二方面，本发明提供一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极的制备方法，在三电极系统中，以含有kmno4和na2mo4的混合水溶液为电解质，在导电性基材上进行电沉积，得到六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极；

7、所述na2mo4中，m为mo原子或w原子。

8、可选的，所述三电极系统中，以铂片作为对电极，以饱和kcl溶液填充的ag/agcl作为参比电极。

9、可选的，所述导电性基材为氟掺杂氧化锡玻璃电极、ito电极、gce电极、ato电极、碳布、铜板或钛板。

10、可选的，在进行电沉积前，先将所述导电性基材用丙酮清洗进行脱脂，然后按乙醇和蒸馏水的顺序进行超声清洗。

11、可选的，所述电沉积在室温条件下进行，保持0-5v的条件下进行恒电位电解，直到通电量达到200-220mc·cm-2。

12、可选的，所述电解质中，kmno4的浓度为0.2-1m/l，na2mo4的浓度为5-10m/l。

13、可选的，电沉积结束后，用蒸馏水清洗、干燥后，得到所述六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极。

14、第三方面，本发明提供一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极在电解法盐湖提取锂中的应用。

15、可选的，所述盐湖的ph值为7-10，li+浓度为0.2-0.5g/l，离子筛电极的吸附条件为：常温常压；所述离子筛电极的投加量为200-300mc·cm-2。

16、(三)有益效果

17、本发明的有益效果是：本发明的一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极，通过对本发明的离子筛电极进行xps和xrd检测，可以发现除了稳定的mn空间构造之外仅观察到li有针对性筛选。本发明在导电基材表面电沉积的六方晶系多元复合金属氧化锰材料具有独特的空间构型，可以对锂进行选择性筛选和提取。另外，本发明的六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极由于其特殊的一体成型结构，使其在长期的电解以及盐湖的侵蚀下依旧保持优异稳定性。

18、现有技术中的离子筛型吸附剂通常为粉末状，本发明通过改变其制作工艺生产得到了具有一体成型结构的电析型离子筛电极，避免了粉末造粒导致的性能下降。本发明的离子筛电极具有良好的机械性能和电化学性能，同时制备方法简单，成本低，具有广阔的应用前景。

19、本发明可以通过控制电化学沉积过程的电位和电流密度来制备纳米级别的多元复合金属氧化锰材料，可以实现对其形貌和尺寸的控制，从而优化材料的性能和特性。

技术特征：

1.一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极，其特征在于，所述离子筛电极为在导电性基材表面沉积p63/mmc六方晶系结构的多元复合金属氧化锰；所述p63/mmc六方晶系结构的多元复合金属氧化锰是以[mno6]八面体为基本的结构单元，mn原子位于八面体中心，6个o原子位于八面体顶角，[mno6]八面体通过共用边的连接方式以连接形成层状结构；其中，所述[mno6]八面体结构中的1-6个o原子被mo原子或w原子取代；所述离子筛电极具有2-3层的所述层状结构。

2.权利要求1所述的六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极的制备方法，其特征在于，在三电极系统中，以含有kmno4和na2mo4的混合水溶液为电解质，在导电性基材上进行电沉积，得到六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述三电极系统中，以铂片作为对电极，以饱和kcl溶液填充的ag/agcl作为参比电极。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述导电性基材为氟掺杂氧化锡玻璃电极、ito电极、gce电极、ato电极、碳布、铜板或钛板。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在进行电沉积前，先将所述导电性基材用丙酮清洗进行脱脂，然后按乙醇和蒸馏水的顺序进行超声清洗。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述电沉积在室温条件下进行，保持0-5v的条件下进行恒电位电解，直到通电量达到200-220mc·cm-2。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述电解质中，kmno4的浓度为0.2-1m/l，na2mo4的浓度为5-10m/l。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，电沉积结束后，用蒸馏水清洗、干燥后，得到所述六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极。

9.权利要求1所述的六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极或者权利要求2-8中任一项所述的制备方法制备得到的六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极在电解法盐湖提取锂中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述盐湖的ph值为7-10，li+浓度为0.2-0.5g/l，离子筛电极的吸附条件为：常温常压；所述离子筛电极的投加量为200-300mc·cm-2。

技术总结本发明涉及一种六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极及其制备方法与应用，属于盐湖提锂材料技术领域。所述离子筛电极为在导电性基材表面沉积P63/mmc六方晶系结构的多元复合金属氧化锰；P63/mmc六方晶系结构的多元复合金属氧化锰是以[MnO<subgt;6</subgt;]八面体为基本的结构单元，Mn原子位于八面体中心，6个O原子位于八面体顶角，[MnO<subgt;6</subgt;]八面体通过共用边的连接方式以连接形成层状结构；[MnO<subgt;6</subgt;]八面体结构中的1‑6个O原子被Mo原子或W原子取代；离子筛电极具有2‑3层所述层状结构。本发明的六方晶系多元复合金属氧化锰离子筛电极由于其特殊的一体成型结构，使其在长期的电解以及盐湖的侵蚀下依旧保持优异稳定性。技术研发人员：刘士豪,裴允彤,单明月,潘维照,郭瑾受保护的技术使用者：蓝星（北京）化工机械有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18