导读:本文包含了锂锰氧化物论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:氧化物,离子,尖晶石,正极,锂离子电池,锂离子,还原剂。
锂锰氧化物论文文献综述
张欣,王亮,马来波,张琦,黄西平[1]（2019）在《钛掺杂锂锰氧化物离子筛的制备及性能研究》一文中研究指出以锰钛共沉淀物作为锰源和钛源,采用共沉淀—水热合成法合成出钛掺杂的锂锰氧化物离子筛,研究了不同的合成条件对离子筛的结构和吸附性能的影响。通过SEM和XRD对合成的离子筛进行形貌和物相表征,研究了钛掺杂量、酸浸时间对锂离子吸附量和溶损率的影响,考察了对不同离子的选择性。研究结果表明,当n(Ti):n(Mn)为0. 06,酸浸时间为2 h时,合成的离子筛对Li~+具有较好的吸附容量和选择性,最大饱和吸附量可达25. 8 mg/g,同时,具有较低的锰和钛溶损率。(本文来源于《盐科学与化工》期刊2019年08期）
许惠[2]（2018）在《富锂型锂锰氧化物及其锂离子筛的制备、性能及应用》一文中研究指出作为重要的能源金属,锂的开发和应用已引起人们的极大关注。液态盐湖锂资源来源较为丰富,已成为目前的研究热点。离子筛吸附法是公认的最有前景的液态锂资源提锂方法,而目前研究最多、性能最好的无机锂离子吸附剂是锰氧化物离子筛,该离子筛是由尖晶石型锂锰氧化物经过脱锂而得,对溶液中的锂离子显示出特有的选择性,可用于盐湖卤水等液态锂的提取及废旧锂电池等含锂资源的回收。但在大规模商业应用之前,锰氧化物离子筛还需要解决锰溶损性大、稳定性差和造粒成型困难等一系列问题,这需要更多科技工作者持续开展相关的研究工作。本论文以减少锰的溶损、提高离子筛的吸附容量为主要目标,研究制备高性能尖晶石型富锂锰氧化物离子筛的合成条件,并将合成的离子筛用于从低锂天然卤水中提取锂。首先,借鉴锂离子电池正极材料的制备方法,以MnCO_3和LiOH为起始物,采用高温固相法制备了正尖晶石型锂锰氧化物LiMn_2O_4前驱体及相应离子筛,并探讨了不同反应时间对前驱体结构的影响,以及盐酸浓度、酸浸时间对前驱体锂的脱出率和锰的溶损率的影响。研究发现,600℃下制备的纯相LiMn_2O_4,酸浸时Li的脱出率为96.22%,Mn的溶损率为11.15%。XRD及SEM分析表明,酸浸后所得离子筛保持了前驱体的结构和形貌。脱锂后的锂离子筛在pH为12.10的纯锂溶液中吸附平衡时间为24h,最大吸附容量为30mg/g。富锂型Li_4Mn_5O_(12)因过量的锂离子取代锰离子,其Mn的存在价态皆为+4价,可有效抑制Mn的溶损,提高尖晶石结构的稳定性。本文采用水热-低温固相法制备了富锂型Li_4Mn_5O_(12)及相应离子筛。以水热法自制的γ-MnOOH和LiOH为原料,于空气气氛中低温煅烧制备锂离子筛前驱Li_4Mn_5O_(12),研究了锂锰配比、煅烧温度及煅烧时间对目标产物的结构、组成及性能的影响。结果表明,当锂锰比为0.8、在400℃下煅烧32h,可得到几乎纯相的尖晶石Li_4Mn_5O_(12),酸浸时Li的脱出率为96.84%,Mn的溶损率为2.86%。酸浸后所得离子筛保持尖晶石的结构,离子筛及前驱体均具有原料γ-MnOOH的一维棒状形貌。脱锂后的离子筛在pH为12.10的纯锂溶液中吸附平衡时间为20h,最大吸附容量为38.2 mg/g,吸附容量随着溶液pH的升高而增大。为进一步提高前驱体中的锂含量,对合成条件进行了简化,以LiNO_3和Mn(NO_3)_2·4H_2O为原料,采用EDTA-柠檬酸络合法在空气气氛中低温合成了富锂型锂锰氧化物Li_2O·nMnO_2(n=1.75、2.0、2.25、2.5、3.0),并通过XRD、SEM、XPS等检测手段进行表征。实验发现,当n=2.5及n=2.25时可以获得理想的尖晶石富锂型锂锰氧化物Li_(1.33)Mn_(1.67)O_4和Li_(1.45)Mn_(1.64)O_4。400℃下煅烧24 h合成的目标产物是具有纯相尖晶石结构的Li_(1.45)Mn_(1.64)O_4,在酸浸过程中Li的脱出率为96.35%,Mn的溶损率0.86%。脱锂后的离子筛在pH为12.10的纯锂溶液中的吸附平衡时间为10h,最大吸附容量为42.8 mg/g,吸附容量随着溶液pH的升高而增大,具有最好的综合性能。论文详细研究了以EDTA-柠檬酸络合法制备的离子筛SMO在LiCl-LiOH纯锂体系中的吸附性能,并考察了温度、初始Li~+浓度及液固比等工艺参数对吸附性能的影响。研究结果表明,离子筛的吸附等温线同时满足Freudlich及Langmuir等温吸附模型,吸附过程中的吉布斯自由能变化小于零,离子筛吸附锂可自发进行,熵是推动锂离子从液相到离子筛相吸附的动力,吸附为吸热过程。动力学研究表明,离子筛吸附锂的动力学过程遵循准二级动力学方程,吸附活化能为15.7kJ/mol。整个吸附过程受内扩散控制,但在吸附初期,边界层阻力也不能忽略。通过离子交换平衡曲线、分配系数研究了离子筛SMO对不同金属离子的吸附选择性,其选择顺序为Li~+>Mg~(2+)>Ca~(2+)>K~+>Na~+。由于粉状离子筛直接工业应用难度大,液固分离困难,粘附损失严重,固定床操作时流动性和渗透性极差,床层阻力大,为适用于工业应用,论文选择改性乙基纤维素对粉末离子筛进行了造粒,其最佳工艺条件为:粘结剂改性乙基纤维素用量为8%,干燥温度为65℃,致孔剂KCl添加量为粘结剂的1/10,挤压孔径为1 mm,经120℃固化1h得到颗粒离子筛,造粒后的粒状离子筛比表面积减小,孔容增加。造粒后离子筛的吸附容量有所降低,在pH为12的纯锂溶液中,经过预处理的粒状离子筛的锂吸附容量是粉末离子筛锂吸附容量的70%,对二次卤水中锂的吸附容量为17.52 mg/g。循环5次后吸附容量保持率为86%,具有较好的循环稳定性。最后,论文还对盐湖卤水固定床提锂工艺进行了探索并制得碳酸锂产品。考察了不同上柱流量对固定床锂吸附过程的影响,结果表明,流量越快,穿透点出现的越早,导致吸附剂的利用率和吸附容量降低。利用0.5 mol/L盐酸溶液在5mL/min的流速下,对Li~+进行解吸,解吸率为96%,解吸液中锂离子浓度为928mg/L。通过5次吸附-洗脱循环实验,离子筛的吸附容量为12.54 mg/g,锰溶损率为0.98%,表现出较好的循环稳定性。采用所制备离子筛从天然卤水中提锂,效果较好。所得碳酸锂产品的锂总收率90%,且Li_2CO_3纯度较高,质量优于国家工业一级产品Li_2CO_3标准。本文的研究成果为采用离子筛吸附技术直接从低锂天然卤水体系中提取锂提供了理论和技术基础,具有实际应用价值。(本文来源于《重庆大学》期刊2018-10-01）
邹慧君[3]（2017）在《水热合成锂锰氧化物及其电容性能研究》一文中研究指出超级电容器具有比传统电容器更大的能量密度,可以在短时间内输出较大的能量,还具有对环境绿色无污染、使用循环寿命长和较好的低温工作特性等优点,受到国内外研究者们的广泛关注。超级电容器的研究主要集中在电极材料方面。锂锰氧具有对环境无污染、资源丰富、价格低廉以及较好的倍率性等优点,是一种具有广阔发展前景的超级电容器电极材料。本文使用不同还原剂(CO(NH2)2、NaNO2、(NH4)2SO4、MnSO4)来还原KMnO4,通过水热法制得不同形貌和晶型的MnO2前驱体;然后将这些MnO2前驱体与LiOH溶液水热反应,合成了一系列LiMn2O4样品,从而探讨MnO2前驱体的形貌、晶型和粒径对LiMn2O4电化学性能的影响。利用XRD和SEM对MnO2前驱体和LiMn2O4样品的结构和形貌进行表征,利用循环伏安和恒流充放电测试探究其电化学性能。具体结果如下:(1)以KMnO4为锰源,尿素为还原剂,在不同水热温度(120℃,150℃,180℃)、反应8 h后制得不同形貌和晶型的MnO2。XRD和SEM测试结果表明,在120℃下制得花状δ-MnO2纳米球;当水热温度高至180℃时,得到线状的α-MnO2。将制得的MnO2和活性炭(AC)分别作为正极和负极,组成非对称超级电容器AC//MnO2。测试结果表明,在电流密度在200 mA·g-1,1 mol·L-1 Li2SO4中性电解液中,AC//δ-MnO2和AC//α-MnO2的初始比电容分别为31.2 F·g-1和25.4 F·g-1;经1000次循环后,比电容保持率分别为97.4%和94.6%。可见,在水热温度120℃制得的花状δ-MnO2纳米球电化学性能最好。保持水热温度为120℃,延长水热时间,所合成的MnO2的晶型均为δ型,但形貌由花状逐渐转变为线状,电化学性能也逐渐变差。因此,以尿素为还原剂,在水热温度120℃、反应时间8 h时得到的花状δ-MnO2纳米球具有最好的电化学性能,这方面工作尚未见报道。(2)本文以尿素辅助水热合成的花状δ-MnO2作为前驱体,和LiOH溶液在不同水热温度(140℃~200℃)、不同反应时间(6 h~36 h),生成一系列LiMn2O4样品。测试结果表明,水热温度从140℃升高至180℃,LiMn2O4样品的结晶度升高,晶型逐渐完整,电化学性能逐渐变好;当水热温度升高至200℃,LiMn2O4的晶体粒径过大,导致电化学性能降低;因此在180℃下制备的LiMn2O4晶体电容性能最好。保持水热温度为180℃,反应时间从6 h延长至24 h,结果表明水热24 h得到的LiMn2O4电化学性能最好;将水热时间延长至36 h,产物的晶体结构易塌陷,导致电化学性能降低。因此,以花状δ-MnO2作为前驱体,在水热温度180℃、24 h制得的LiMn2O4具有最好的电化学性能。将其与AC组成非对称超级电容器AC//LiMn2O4,在200 mA·g-1电流密度下测得其初始比电容为45.4 F·g-1,经过1000次充放电循环后,其比电容保持率达到97.6%。此法与很多高温固相法和水热法合成的LiMn2O4相比具有更好的电化学性能。(3)以叁种还原剂(NaNO2、(NH4)2SO4、MnSO4)辅助水热制得叁种不同晶型、形貌和粒径的MnO2前驱体(分别为MO-1,MO-2和MO-3),首次探讨了不同还原剂合成的Mn O2前驱体对LiMn2O4电化学性能的影响。结果表明,以NaNO2为还原剂制得纳米级花状δ-MnO2(MO-1)前驱体,由此制得纯相LiMn2O4-1。以(NH4)2SO4为还原剂制得微米级花状δ-MnO2(MO-2),由此得到含有杂质的LiMn2O4-2。以MnSO4为还原剂制得微米级刺球状α-MnO2(MO-3),由此制得含有杂质的LiMn2O4-3。电化学性能测试表明,AC//LiMn2O4-1、AC//LiMn2O4-2、AC//LiMn2O4-3的初始比电容分别为41.98 F·g-1,37.12 F·g-1和35.07 F·g-1;经过1000次循环后,比电容保持率分别为98.9%,93.9%和84.5%。可见,LiMn2O4-1电容性能最好,而LiMn2O4-2和LiMn2O4-3电容性能较差。因此,利用NaNO2为还原剂制得纳米级的花状δ-MnO2,也适合用作水热合成LiMn2O4的前驱体。综上所述,以KMnO4为锰源,以CO(NH2)2和NaNO2为还原剂,采用水热法在温度120℃和时间8 h的条件下,均可制得纳米级的花状δ-MnO2;它们作为前驱体和LiOH在低温水热条件下可制备纯相高结晶度的尖晶石Li Mn2O4,这两种LiMn2O4样品展现出良好的电化学性能,具有很好的实用潜力。(本文来源于《西华师范大学》期刊2017-04-01）
张世明[4]（2016）在《层状富锂锰氧化物锂离子电池正极材料中的几个关键科学问题研究》一文中研究指出层状富锂锰氧化物(LMRO)正极材料具有较高的放电比容量(280 mAhg~(-1))和能量密度(1000Whkg~(-1)),有望成为锂离子电池新一代正极材料。然而,由于LMRO正极材料循环稳定性及倍率性能较差、首次库伦效率较低等问题严重制约了LMRO正极材料的实际应用。本课题以Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2 (LNCMO)正极材料为研究对象,通过X射线衍射(XRD)及Rietveld粉末衍射精修,高分辨透射电镜(HRTEM),扫描电子显微镜(SEM), Raman光谱,光电子能谱(XPS),恒流充放电测试,电化学阻抗谱(EIS)等技术系统地研究了LNCMO正极材料循环过程中的结构与电化学性能,揭示了导致LNCMO正极材料循环过程中较快容量/电压衰减、较差循环寿命和倍率性能、较高首次不可逆容量的根本原因,并探索了LNCMO正极材料中各相、各组分之间的协同作用机理。此外,本课题还采用新型粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC),Mg~(2+)离子替代及原位析出Er_20_3氧化物包覆等手段大幅度地提升了LNCMO正极材料的综合电化学性能。本课题首次采用CMC作为LNCMO正极材料新型粘结剂,循环后极片的SEM图片及剥离实验证实,CMC高效的粘结性能提高了LNCMO电极循环过程中电极结构的稳定性。此外,XRD, XPS及HRTEM结果说明,CMC中的Na~+离子可以掺杂到LNCMO正极材料的晶格中,从而有效地抑制了LNCMO正极材料循环过程中的容量／电压衰减以及金属元素的溶解。CMC粘结剂同时稳定LNCMO电极循环过程中电极结构及晶体结构,有效地提高了LNCMO正极材料的循环稳定性。系统地研究了LNCMO正极材料热处理过程中相的转化过程及转化机理。XRD及Rietveld粉末衍射精修研究结果发现,LNCMO正极材料在热处理过程中经历了六方LiMO_2(R-3m)相→单斜Li_2MO_3(C2/m)相→正交LiM_2O_4(Fd-3m)相(M=Ni、Co、Mn)的逐渐转化过程。通过HRTEM分析发现,随着热处理温度的升高,LNCMO结构中LiM02相过渡金属层中Li与过渡金属元素TM(Ni、Co、 Mn)的排列方式发生重组,从混合排列逐渐向LiTM_2的有序排列转化,形成具有超结构的单斜Li_2MO_3相；在1000℃以上的高温度热处理条件下,由于金属Li严重挥发,导致Li：M比不能满足LiMO_2相及Li_2MO_3相中Li.M的要求,所以转化为低Li：M的LiM_2O_4相。900℃热处理得到的LNCMO结构为LiMO_2与Li_2MO_3两相纳米尺度上交互主宰的复合结构；XPS结果显示,此结构中Ni为+2价,Co为+2和+3混合价,Mn为+4价；同时,900℃热处理得到的LNCMO正极材料具有相对较好的电化学性能。进一步研究循环过程中相变过程及晶体结构对LNCMO正极材料电化学性能的影响。XRD及Rietveld粉末衍射精修结果显示,首次循环过程中,TM离子的迁移与结构重排导致类尖晶石LixMn_2O_4相的形成。首次循环后,LNCMO结构中具有超结构的单斜Li_2MO_3相转化为六方LiMO_2相。同时,部分层状六方LiMO_2相转化为立方尖晶石结构LixM2O_4相,且LixM_2O_4相在循环过程中逐渐积累导致了LNCMO正极材料循环过程中的容量/电压衰减。研究不同截止电压条件下LNCMO正极材料的循环性能发现,2.0～4.8 V电压窗口条件下循环的LNCMO正极材料具有最佳的电化学性能。此外,通过EIS研究LNCMO正极材料首次循环及第二次循环过程中的动力学性能发现,LNCMO正极材料首次充电过程中,Li_2MnO_3组分活化过程及Mn在MnO_2/LiMnO_2相中氧化还原过程的动力学性能明显低于Ni,Co在LiMO_2相中的动力学性能。结果说明,Li_2MnO_3组分活化及MnO_2/LiMnO_2电化学反应过程为LNCMO正极材料电极过程动力学的关键控制步骤。研究了不同X的XLi_2MnO_3-(1-X)LiMO_2(M=Ni、Co、Mn,0≤X≤1)材料的结构及电化学性能,结果发现,LiMO_2相和LiMO_2相之间存在协同作用。Li_2MO_3相可以有效地提高LNCMO复合材料的比容量及循环稳定性,但同时也降低了其首次库伦效率及倍率性能。然而,Li_2MO_3相与LiMO_2相纳米尺度上共掺共存结构可以有效地提高Li_2MO_3相的电化学活性,同时提高LNCMO正极材料的电化学容量,首次库伦效率及倍率性能。Li_2MO_3相与LiMO_2相之间的协同效应实现了LNCMO正极材料的高容量、长循环寿命、高倍率性能。当X=0.5时, LNCMO正极材料具有较好的综合性能。采用XRD及电化学测试方法研究了不同金属元素M (Li、Ni、Co、Mn)及各组分LiMO_2 (M=Ni、Co、Mn)在LNCMO正极材料中的作用及作用机理,研究结果发现：增加Li含量可以增加Li_2MO_3相在结构中的含量,提高LNCMO正极材料的电化学容量及循环稳定性,但同时也降低了其首次库伦效率及倍率性能；相反,降低Li含量可以增加尖晶石LiM_2O_4相在结构中的含量,提高其库伦效率及倍率性能,过量5%Li的LNCMO正极材料具有最好的电化学性能。增加Ni金属元素及LiNiO_2组分可以有效地抑制LNCMO正极材料循环过程中的容量／电压衰减,同时提升其倍率性能。增加Co金属元素及LiCoO_2组分会导致LNCMO正极材料循环过程中较快的容量／电压衰减,但是可以提升其倍率性能。增加Mn及LiMn_2O_4组分会形成LiMn_2O_4尖晶石相；Mn及LiMn_2O_4的加入会降低LNCMO正极材料的电化学活性,从而降低其电化学容量和倍率性能；但是,Mn及LiMn_2O_4的加入可以有效地提升LNCMO正极材料的首次库伦效率及循环稳定性。在上述对LNCMO正极材料中存在的各基础科学问题及其它们的作用机理研究的基础上,本课题提出了离子替代及原位析出包覆等方法,有效地提高了LNCMO正极材料的电化学性能。采用XRD及其Rietveld粉末衍射精修研究了不同Mg~(2+)离子替代的LNCMO正极材料循环过程中的结构变化发现,Mg~(2+)离子替代可以有效地抑制LNCMO正极材料充电过程中的TM离子迁移,从而抑制了尖晶石相的形成；Mg~(2+)离子替代还可以增加LNCMO正极材料中Li_2MO_3相,从而提升其电化学容量+；此外,采用EIS研究了不同Mg~(2+)离子替代的LNCMO正极材料循环过程的动力学行为,结果发现,Mg~(2+)离子替代可以提高LNCMO正极材料的电子电导率,降低其电化学反应阻抗,提高Li~+离子在电极材料中的扩散动力学性能。因此,Mg~(2+)离子替代可以实现LNCMO正极材料高容量、长循环寿命、高倍率电化学特性。XRD, HRTEM及XPS结果显示,采用原位析出新型的包覆技术可以在LNCMO正极材料表面包覆一层10 nm左右Er_2O_3。这种在LNCMO基体材料上原位析出的Er_2O_3包覆层具有均匀、完整、结合力强等特点,可以有效地抑制LNCMO正极材料循环过程中金属元素的溶解,从而提高LNCMO正极材料的首次库伦效率、循环稳定性及倍率性能。(本文来源于《浙江大学》期刊2016-10-25）
杨珊珊,阮慧敏,沈江南,高从堦[5]（2015）在《尖晶石型锂锰氧化物离子筛的制备方法及构效性能分析》一文中研究指出尖晶石型锂锰氧化物离子筛作为一种溶液提锂的吸附材料,具有广阔的应用前景,而在实际研究与推广应用进程中,也存在着一些问题。文章结合已有的研究,详细介绍了目前研究最多的叁种锂锰氧化物离子筛前体(Li Mn2O4、Li4Mn5O12和Li1.6Mn1.6O4)和对应锰氧化物离子筛(λ-Mn O2、Mn O2·0.31H2O和Mn O2·0.5H2O)制备方法的比较;重点分析了叁种前体和离子筛的晶体结构特征以及离子筛吸附性能的本质区别;对粉状离子筛的成型(造粒和成膜)作了详细阐述并与粉状离子筛的性能进行了比较;最后总结了目前锂锰氧化物离子筛实际吸附量与理论吸附量的差异和选择性以及离子筛溶损等现存的问题。随着离子筛成型技术的改善和掺杂新型离子筛的开发,有望制备工业化应用的海水提锂吸附剂。(本文来源于《化工进展》期刊2015年06期）
曾丽珍[6]（2012）在《锂离子电池纳米锂锰氧化物正极材料的研究进展》一文中研究指出综述了近年来锂离子电池正极材料锂锰氧化物的研究现状,重点对锂锰氧化物的结构和性能的关系,尖晶石锂锰氧化物的制备以及其改性研究进行了阐述。(本文来源于《广东化工》期刊2012年13期）
马立文,陈白珍,石西昌,冯大伟[7]（2011）在《富锂锂锰氧化物的制备及其在溶液中的抽Li~+/吸Li~+性能》一文中研究指出采用柠檬酸配合法合成了系列尖晶石富锂锂锰氧化物Li2O.nMnO2(n=1.75,2.0,2.25,2.5,3.0)。通过X射线衍射(XRD)和酸浸实验发现,350℃合成的Li2O.2.25MnO2具有纯相尖晶石锂锰氧化物结构,且在弱酸性介质中具有较高的锂溶出率和较低的锰溶损率。Li2O.2.25MnO2在酸浸之后转型为锂离子筛。XRD和扫描电子显微镜(SEM)分析发现锂离子筛能够保持尖晶石锂锰氧化物的结构和形貌。吸附实验表明,该锂离子筛在碱性含锂溶液中对Li+具有吸附性能,且吸附容量随着溶液温度和pH值的升高而增大,最高能达到40.14 mg.g-1。通过傅立叶红外光谱(FTIR)研究了锂离子筛的吸附机理,并用Langmuir模型描述了其在LiCl+LiOH溶液中的吸附行为。(本文来源于《无机化学学报》期刊2011年04期）
马立文[8]（2011）在《锂锰氧化物及其锂离子筛的制备、性能及应用》一文中研究指出因为在可充电锂电池和其他相关领域的广泛应用,锂资源不断受到人们关注。但目前世界上的锂矿储量已不能满足未来人类对锂的需求。因此,开发适宜的技术从盐湖卤水和海水等液态锂资源中提取锂,具有重要意义。尖晶石型锂锰氧化物前驱体经过酸浸脱锂,获得的锰氧化物被称作“锂离子筛”。锂离子筛因在溶液中对锂具有高选择吸附性而成为目前研究最多、性能最好的无机锂离子吸附剂,并开始应用于锂资源提取领域。然而,尽管锂离子筛已在近几十年被大量研究,但研究还不够广泛、深入和系统,锂锰氧化物的结构与锂离子筛的性能之间的关系还缺乏讨论。为此,有必要对各种锂锰氧化物及其相应的离子筛进行晶体结构和吸附性能的综合研究。本文首先采用固相法和液相法分别在不同温度下制备了尖晶石锂锰氧化物LiMn2O4。酸浸脱锂后通过XRD、SEM分析发现得到的λ-MnO2锂离子筛均能够保持完整的尖晶石结构和形貌。其中采用液相法在550℃下制备的LiMn2O4酸浸脱锂时Li的溶出率为97.25%,Mn的溶出率为15.47%。脱锂后得到的锂离子筛在HCl-LiCl-LiOH溶液中的吸附容量随pH的升高而升高,最大吸附容量为23.75 mg·g-1,吸附行为符合Langmuir模型。为改善LiMn2O4在酸浸过程中Mn溶损较大的缺陷,采用Ni2+、Al3+、Ti4+和Sb5+对其进行掺入改性,并通过TG-DSC. TG-DTA. XRD、SEM、EDS等手段进行表征。利用不同的合成方法和条件分别制备了理论化学式为LiMzMn2_zO4(M=Ni、Al、Ti、Sb,0≤z≤1)的复合锂锰氧化物。当z≤0.5时,Ni、Al和Ti均能完全纳入尖晶石晶格,形成掺入锂锰氧化物。掺入的Ni和Al会导致晶格收缩,掺入的Ti会导致晶格扩张。其中LiNi0.5Mn1.504、LiAlo.5Mn1.5O4并LiTio.5Mn1.5O4在酸浸脱锂前后均能形成完整的尖晶石结构和形貌。LiNi0.5Mn1.5O4酸浸时Li、Mn、Ni的溶出质量百分率分别为28.12%、7.08%和10.14%；LiAlo.5Mn1.5O4的Li、Mn、Al溶出率分别为59.04%、12.70%和14.40%；LiTio.5Mn1.5O4的Li、Mn、Ti溶出率分别为74.71%、29.58%和19.49%。酸浸之后,只有LiAlo.5Mn1.5O4转型得到的锂离子筛在HCl-LiCl-LiOH溶液中具有较高的吸附容量,达到20.21mg·g-1,且吸附符合Langmuir模型。由于晶格存在显着的收缩或扩张,其他各掺入尖晶石锂锰氧化物的酸浸Li溶出率或其离子筛的锂吸附容量均较低。Sb很难掺入尖晶石LiMn2O4晶格形成单一的掺Sb锂锰氧化物,在z=0.5时形成了Sb、Mn互相掺入的LiMn2O4(尖晶石)(?)(?)LiSbO3(钙钛矿)复合相。其Li、Mn和Sb的酸浸溶出率分别为80.55%、34.20%和4.34%。虽然z0.5样品酸浸前后结构稳定、形貌完整,但其锂离子筛的综合性能不佳。采用柠檬酸配合法合成了系列尖晶石富锂锂锰氧化物,理论化学通式为Li2O·rMnO2(1.75≤r≤3.0),并通过XRD、SEM、XPS和IR等检测手段进行表征。其中350℃合成的Li2O·2.25MnO2 (LMO)具有纯相尖晶石锂锰氧化物结构,并且在酸浸过程中具有高Li溶出率和低Mn溶损率,Li、Mn溶出率分别为95.45%和6.01%。其酸浸后转型为锂离子筛MO, MO仍然保持尖晶石的结构和形貌。LMO和MO中Mn的平均价态分别为3.82和3.91。酸浸过程中LMO转变为MO的机理是Li+-H+离子交换机理。此后,对离子筛在HCl-LiCl-LiOH溶液、LiCl-NH3·H2O-NH4Cl缓冲体系以及盐湖卤水中的吸附性能进行全面研究。在LiCl-NH3·H2O-NH4Cl缓冲体系中MO的吸附符合Langmuir模型,计算得到其吸附过程的△Gθ小于零,反应自发进行；△Hθ为3.319kJ·mol-1,△Sθ为11.70J·mol-1·K-1；吸附符合准二级动力学方程；由颗粒扩散和液膜扩散等步骤混合控制。离子筛MO在混合缓冲溶液中对Li+具有选择吸附性能,选择顺序为：Na+<K+<Mg2+<<Li+,吸附机理为H+-Li+离子交换机理。离子筛MO在卤水中吸附容量约为10 mg·g-1,具有一定的循环使用寿命,至少能循环使用6次。首次采用聚氨酯模板法以沥青为粘结剂,制备出了MO泡沫锂吸附剂,并用DTG、XRD、SEM、TEM、EDS、N2吸附-脱附测试等手段对泡沫吸附剂的组成、结构、形貌、孔结构等性质进行全面表征。MO泡沫具有叁维互通网络结构,由沥青载体和锂离子筛MO组成,内部呈介孔/微孔分级多孔结构。MO泡沫在HCl-LiCl-LiOH溶液、LiCl-NH3·H2O-NH4Cl缓冲体系以及盐湖卤水中的吸附容量分别为8.73、3.83和1.49mg(Li+)·g-1(Mo泡沫)。MO泡沫对Li+具有吸附选择性,在混合缓冲溶液中对金属离子的吸附亲和顺序为Na+<K+<Mg2+<<Li+。吸附Li+后,MO泡沫中的沥青载体和锂离子筛MO的结合力变差。最后,采用Mn3+和Mn空位两个指标整合了氧化还原和离子交换机理,提出“Mn态定性”模型,并利用该模型创造出直观的机理评价方法——尖晶石锂锰氧化物“Mn态定性”机理判断图,全面讨论了论文涉及的各种锂锰氧化物的脱锂嵌锂机理。(本文来源于《中南大学》期刊2011-04-01）
张霜华,戴永年[9]（2009）在《掺杂钴对锂锰氧化物性能的影响》一文中研究指出价廉、低毒的锂锰氧化物已成为目前高能锂离子电池最有潜力的正极材料之一,但其在充放电过程中循环稳定性较差,制约了它的应用前景。通过掺钴改性,锂锰氧化物结构趋于稳定,减缓了容量衰减,改善了循环性能。(本文来源于《上海有色金属》期刊2009年04期）
綦鹏飞,朱桂茹,王铎,高从堦[10]（2009）在《锂锰氧化物离子筛的研究进展》一文中研究指出尖晶石型锂锰氧化物是目前最具发展前景的锂吸附剂。介绍了锂锰氧化物的合成方法及结构、Li~+的抽提/嵌入反应机理和锂离子筛吸附锂过程中的影响因素,讨论了对目前在锂吸附剂的制备及实际应用等方面存在的问题,并展望了锂锰氧化物离子筛未来的研究方向。(本文来源于《材料导报》期刊2009年S1期）
锂锰氧化物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
作为重要的能源金属,锂的开发和应用已引起人们的极大关注。液态盐湖锂资源来源较为丰富,已成为目前的研究热点。离子筛吸附法是公认的最有前景的液态锂资源提锂方法,而目前研究最多、性能最好的无机锂离子吸附剂是锰氧化物离子筛,该离子筛是由尖晶石型锂锰氧化物经过脱锂而得,对溶液中的锂离子显示出特有的选择性,可用于盐湖卤水等液态锂的提取及废旧锂电池等含锂资源的回收。但在大规模商业应用之前,锰氧化物离子筛还需要解决锰溶损性大、稳定性差和造粒成型困难等一系列问题,这需要更多科技工作者持续开展相关的研究工作。本论文以减少锰的溶损、提高离子筛的吸附容量为主要目标,研究制备高性能尖晶石型富锂锰氧化物离子筛的合成条件,并将合成的离子筛用于从低锂天然卤水中提取锂。首先,借鉴锂离子电池正极材料的制备方法,以MnCO_3和LiOH为起始物,采用高温固相法制备了正尖晶石型锂锰氧化物LiMn_2O_4前驱体及相应离子筛,并探讨了不同反应时间对前驱体结构的影响,以及盐酸浓度、酸浸时间对前驱体锂的脱出率和锰的溶损率的影响。研究发现,600℃下制备的纯相LiMn_2O_4,酸浸时Li的脱出率为96.22%,Mn的溶损率为11.15%。XRD及SEM分析表明,酸浸后所得离子筛保持了前驱体的结构和形貌。脱锂后的锂离子筛在pH为12.10的纯锂溶液中吸附平衡时间为24h,最大吸附容量为30mg/g。富锂型Li_4Mn_5O_(12)因过量的锂离子取代锰离子,其Mn的存在价态皆为+4价,可有效抑制Mn的溶损,提高尖晶石结构的稳定性。本文采用水热-低温固相法制备了富锂型Li_4Mn_5O_(12)及相应离子筛。以水热法自制的γ-MnOOH和LiOH为原料,于空气气氛中低温煅烧制备锂离子筛前驱Li_4Mn_5O_(12),研究了锂锰配比、煅烧温度及煅烧时间对目标产物的结构、组成及性能的影响。结果表明,当锂锰比为0.8、在400℃下煅烧32h,可得到几乎纯相的尖晶石Li_4Mn_5O_(12),酸浸时Li的脱出率为96.84%,Mn的溶损率为2.86%。酸浸后所得离子筛保持尖晶石的结构,离子筛及前驱体均具有原料γ-MnOOH的一维棒状形貌。脱锂后的离子筛在pH为12.10的纯锂溶液中吸附平衡时间为20h,最大吸附容量为38.2 mg/g,吸附容量随着溶液pH的升高而增大。为进一步提高前驱体中的锂含量,对合成条件进行了简化,以LiNO_3和Mn(NO_3)_2·4H_2O为原料,采用EDTA-柠檬酸络合法在空气气氛中低温合成了富锂型锂锰氧化物Li_2O·nMnO_2(n=1.75、2.0、2.25、2.5、3.0),并通过XRD、SEM、XPS等检测手段进行表征。实验发现,当n=2.5及n=2.25时可以获得理想的尖晶石富锂型锂锰氧化物Li_(1.33)Mn_(1.67)O_4和Li_(1.45)Mn_(1.64)O_4。400℃下煅烧24 h合成的目标产物是具有纯相尖晶石结构的Li_(1.45)Mn_(1.64)O_4,在酸浸过程中Li的脱出率为96.35%,Mn的溶损率0.86%。脱锂后的离子筛在pH为12.10的纯锂溶液中的吸附平衡时间为10h,最大吸附容量为42.8 mg/g,吸附容量随着溶液pH的升高而增大,具有最好的综合性能。论文详细研究了以EDTA-柠檬酸络合法制备的离子筛SMO在LiCl-LiOH纯锂体系中的吸附性能,并考察了温度、初始Li~+浓度及液固比等工艺参数对吸附性能的影响。研究结果表明,离子筛的吸附等温线同时满足Freudlich及Langmuir等温吸附模型,吸附过程中的吉布斯自由能变化小于零,离子筛吸附锂可自发进行,熵是推动锂离子从液相到离子筛相吸附的动力,吸附为吸热过程。动力学研究表明,离子筛吸附锂的动力学过程遵循准二级动力学方程,吸附活化能为15.7kJ/mol。整个吸附过程受内扩散控制,但在吸附初期,边界层阻力也不能忽略。通过离子交换平衡曲线、分配系数研究了离子筛SMO对不同金属离子的吸附选择性,其选择顺序为Li~+>Mg~(2+)>Ca~(2+)>K~+>Na~+。由于粉状离子筛直接工业应用难度大,液固分离困难,粘附损失严重,固定床操作时流动性和渗透性极差,床层阻力大,为适用于工业应用,论文选择改性乙基纤维素对粉末离子筛进行了造粒,其最佳工艺条件为:粘结剂改性乙基纤维素用量为8%,干燥温度为65℃,致孔剂KCl添加量为粘结剂的1/10,挤压孔径为1 mm,经120℃固化1h得到颗粒离子筛,造粒后的粒状离子筛比表面积减小,孔容增加。造粒后离子筛的吸附容量有所降低,在pH为12的纯锂溶液中,经过预处理的粒状离子筛的锂吸附容量是粉末离子筛锂吸附容量的70%,对二次卤水中锂的吸附容量为17.52 mg/g。循环5次后吸附容量保持率为86%,具有较好的循环稳定性。最后,论文还对盐湖卤水固定床提锂工艺进行了探索并制得碳酸锂产品。考察了不同上柱流量对固定床锂吸附过程的影响,结果表明,流量越快,穿透点出现的越早,导致吸附剂的利用率和吸附容量降低。利用0.5 mol/L盐酸溶液在5mL/min的流速下,对Li~+进行解吸,解吸率为96%,解吸液中锂离子浓度为928mg/L。通过5次吸附-洗脱循环实验,离子筛的吸附容量为12.54 mg/g,锰溶损率为0.98%,表现出较好的循环稳定性。采用所制备离子筛从天然卤水中提锂,效果较好。所得碳酸锂产品的锂总收率90%,且Li_2CO_3纯度较高,质量优于国家工业一级产品Li_2CO_3标准。本文的研究成果为采用离子筛吸附技术直接从低锂天然卤水体系中提取锂提供了理论和技术基础,具有实际应用价值。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
锂锰氧化物论文参考文献
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