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用、鈦系鋰吸附劑及其制備方法和應用。
背景技術：
1、在工程化應用中，鈦系鋰吸附劑β-h2tio3的吸附速率較慢。在3小時的吸附時間內(nèi)，其吸附容量僅為14?mg/g，而其理論飽和吸附容量為143?mg/g，這意味著實際吸附容量僅達到理論值的10%。因此，90%的吸附位點未被利用，這嚴重限制了鈦系鋰吸附劑的推廣應用。
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)構存在差異的產(chǎn)品，而這些差異會導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，沒有實現(xiàn)本質(zhì)上的提升。
4、有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術實現(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用、鈦系鋰吸附劑及其制備方法和應用，旨在解決現(xiàn)有技術中上述技術問題的至少一種。
2、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：
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用，所述鈦黑的化學式為ti4o7，具有氯化鈉型立方晶型和金紅石型正方晶形。
4、進一步地，所述鈦系鋰吸附劑的化學式為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，加入復合粘結(jié)劑和去離子水，進行捏合處理；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、進一步地，所述鋰源為可溶性鋰源，且在煅燒過程中會分解產(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，所述復合粘結(jié)劑包括聚乙二醇和潤滑油。
9、優(yōu)選地，所述聚乙二醇的分子量為200-500。
10、優(yōu)選地，所述潤滑油由c、h和o三種元素構成。
11、優(yōu)選地，所述潤滑油包括甘油和/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，所述復合粘結(jié)劑中，聚乙二醇和潤滑油的質(zhì)量比為2~4:1~3。
15、優(yōu)選地，所述復合粘結(jié)劑的加入量為鋰源和鈦源總質(zhì)量的10~20%。
16、進一步地，所述捏合處理的轉(zhuǎn)速為20~40rpm，時間為10~30min。
17、優(yōu)選地，所述擠出成型的物料長度為1~3cm，直徑為1~3mm。
18、優(yōu)選地，所述低溫焙燒的溫度為80~150℃，時間為1~3h。
19、進一步地，高溫焙燒時，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用。
24、與現(xiàn)有技術相比，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中鈦的價態(tài)包括正三價（ti3+）和正四價（ti4+）。這兩種價態(tài)的存在使得鈦黑同時具備氯化鈉型立方晶型和金紅石型正方晶型的結(jié)構特征。這種獨特的晶體結(jié)構為鋰離子提供了兩種不同的占位點，增加了鋰離子的吸附位點數(shù)量。此外，正三價鈦離子的存在能夠促進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難題。
28、本發(fā)明提供的鈦系鋰吸附劑的應用，鑒于上述鈦系鋰吸附劑所具有的優(yōu)勢，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長，為下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持，推動了相關領域的技術進步和產(chǎn)業(yè)升級。
1.一種鈦黑在制備鈦系鋰吸附劑中的應用，其特征在于，所述鈦黑的化學式為ti4o7，具有氯化鈉型立方晶型和金紅石型正方晶形。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于，所述鈦系鋰吸附劑的化學式為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，加入復合粘結(jié)劑和去離子水，進行捏合處理；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，且在煅燒過程中會分解產(chǎn)生氣體；
5.根據(jù)權利要求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)權利要求3~5任一項所述的制備方法，其特征在于，所述捏合處理的轉(zhuǎn)速為20~40rpm，時間為10~30min；
7.根據(jù)權利要求3~5任一項所述的制備方法，其特征在于，高溫焙燒時，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，采用權利要求3~7任一項所述的制備方法制備得到。
9.根據(jù)權利要求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用。