史丹丹，許乃才

(1.青海省科學(xué)技術(shù)信息研究所有限公司，青海 西寧 810008；2.青海師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，青海 西寧 810008)

鹽湖鹵水提鋰方法主要有沉淀法[1]、蒸發(fā)結(jié)晶法、溶劑萃取法[2]、鹽析法[3]和吸附法[4]。沉淀法和蒸發(fā)結(jié)晶法工藝成熟，但步驟繁瑣、能耗高，不適用于高M(jìn)g/Li比鹽湖中提鋰。溶劑萃取法雖然對(duì)鹽度要求不苛刻，但萃取劑價(jià)格昂貴，存在一定的毒性和污染。鹽析法技術(shù)上可行，但存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重和鋰總回收率低的弊端。吸附法選擇性高、對(duì)環(huán)境友好、鋰回收率高、工藝簡(jiǎn)單，是鹽湖鹵水提鋰最有效的方法。

目前使用的鋰離子吸附劑主要包括鋁系、銻系、錳系及鈦系等。鋁系吸附劑選擇性高、穩(wěn)定性好、但制備工序周期長(zhǎng)和原料消耗多等弊端至今未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化[4]。銻系吸附劑選擇性高，吸附容量大、溶損小，但目前銻酸鹽研究較少且銻具有一定的毒性[5]。錳系特別是尖晶石型錳氧化物鋰離子篩具有諸多優(yōu)勢(shì)，但高的Jahn-Teller效應(yīng)和錳溶損率一直是提鋰過(guò)程中的2個(gè)重要缺陷[6]。鈦系鋰離子篩制備簡(jiǎn)單、選擇性高、吸附容量大且溶損率低，被認(rèn)為是一種優(yōu)于錳系鋰離子篩的吸附劑[7]。本文從鈦氧化物鋰離子篩的分類(lèi)、制備、改性及應(yīng)用進(jìn)展等方面對(duì)其進(jìn)行綜述。

1 鈦氧化物鋰離子篩的分類(lèi)

鈦氧化物鋰離子篩是以鈦鹽和鋰鹽作為原料，通過(guò)高溫固相、水熱/溶劑熱、溶膠凝膠等化學(xué)物理手段合成離子篩前驅(qū)體，再經(jīng)過(guò)酸洗后得到的新型鋰離子吸附劑。鈦系鋰離子篩前驅(qū)體主要有兩種[8]，一種是基于單斜晶相TiO2的偏鈦酸型Li2TiO3，另一種是基于立方晶相TiO2的尖晶石型Li4Ti5O12。下面是Li2TiO3和Li4Ti5O12的晶體結(jié)構(gòu)圖。

見(jiàn)圖1，Li2TiO3中存在有序的層狀巖鹽結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)巖鹽型偏鈦酸鋰，屬于C2/c空間群，Z=8，晶格常數(shù)a=0.506 23 nm，b=0.878 76 nm，c=0.975 33 nm，β=100.212°，V=0.427 01 nm3。其中Ti原子和O原子以[TiO6]八面體形式存在，兩個(gè)相鄰[TiO6]八面體層之間為L(zhǎng)i原子，純Li原子層和LiTi2原子層交替排列[11]。Li4Ti5O12晶體具有尖晶石結(jié)構(gòu)，屬于立方體系，其空間群為Fd3m，晶格常數(shù)a=0.836 nm。從晶體結(jié)構(gòu)角度看，Li4Ti5O12具有較好的鋰離子擴(kuò)散路徑。其中，O2-離子位于32e的位置，構(gòu)成FCC點(diǎn)陣，部分Li+位于8a的四面體間隙中，同時(shí)部分Li+和Ti4+位于16d的八面體間隙中，其結(jié)構(gòu)式為[Li]8a[Li1/3Ti5/3]16d[O4]32e[12]。

圖1 Li2TiO3(a)和Li4Ti5O12(b)的晶體結(jié)構(gòu)示意圖[9-10]Fig.1 Crystal structure diagram of Li2TiO3(a)and Li4Ti5O12(b)

2 鈦氧化物鋰離子篩的制備

鈦氧化物鋰離子篩制備分兩步完成。首先，鈦鹽和鋰鹽作為原料在一定條件下合成前驅(qū)體；然后脫Li+后得到鋰離子篩吸附材料，通常所用的洗脫液為無(wú)機(jī)酸，洗脫前后前驅(qū)體和離子篩的晶型和形貌基本保持不變。下面介紹鈦氧化物鋰離子篩前驅(qū)體的主要合成方法。

2.1 高溫固相法

高溫固相法，即選用固體鈦源和鋰源為原料，按照一定計(jì)量比例混合后充分研磨，然后將其轉(zhuǎn)移至馬弗爐在一定溫度下煅燒即可得到鋰離子篩前驅(qū)體。例如，王妮等[13]以Li2CO3和TiO2為原料，采用高溫固相法合成了Li2TiO3鋰離子篩前驅(qū)體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Li2TiO3/TiO2摩爾比為1.05，升溫速率為4 ℃/min，溫度控制在850 ℃焙燒5 h后，即可制得純度較高的單斜晶系Li2TiO3。孫冬舒等[14]將TiO2和Li2TiO3以摩爾比為9∶10充分混合后研磨，將其放入馬弗爐內(nèi)900 ℃煅燒24 h后制備了離子篩前驅(qū)體Li4Ti5O12。然后將酸洗后鋰離子篩H4Ti5O12與PVDF混合，通過(guò)相轉(zhuǎn)化法制備了PVDF基鋰鈦離子篩膜。楊宇彬等[15]以H2TiO3和LiOH為原料，確定Li/Ti摩爾比為0.83，充分研磨混勻后放入馬弗爐內(nèi)煅燒2 h，再升溫至700 ℃保溫8 h，制得了正鈦酸型鋰離子篩前驅(qū)體。

高溫固相法的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，工藝簡(jiǎn)單。但存在原料混合不充分，受熱不均勻，煅燒后顆粒尺寸大小不易控制，純度不高，能耗大等缺點(diǎn)。

2.2 溶膠凝膠法

溶膠凝膠法是將鋰源和鈦源按一定比例在去離子水或有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶解，然后將其置于加熱裝置或空氣中進(jìn)行陳華變成凝膠，再將其放入馬弗爐中進(jìn)行煅燒即可得到鋰離子篩前驅(qū)體。例如，張理元等[16]將無(wú)水醋酸鋰、鈦酸丁酯、無(wú)水乙醇、冰醋酸等配成溶液后按一定比例混合，經(jīng)過(guò)攪拌、升溫等程序制備成溶膠、凝膠。然后將高嶺土、滑石粉、氧化鋁等制備成的多孔陶瓷與凝膠接觸，經(jīng)處理后在高溫下煅燒即可得到負(fù)載鈦酸鋰(Li4Ti5O12)的前驅(qū)體材料。董殿權(quán)等[17]用乙酸鹽和檸檬酸為原料，采用溶膠凝膠法制備了LiNi0.05Mn1.95O4鋰離子篩前驅(qū)體，然后用過(guò)硫酸銨洗滌Li+后制得了摻雜型鋰鎳錳復(fù)合鋰離子篩，吸附量達(dá)到 42.3 mg/g。楊銀叢[18]以聚合物納米管為模板和碳源，以氫氧化鋰和鈦酸丁酯為原料，通過(guò)溶膠凝膠法制備了 Li2TiO3@CNT一維復(fù)合鋰離子篩前驅(qū)體，經(jīng)鹽酸洗滌后得到TiO2@CNT鋰離子篩，吸附容量達(dá)39.09 mg/g，可以重復(fù)利用。

溶膠凝膠法制備的離子篩前驅(qū)體晶相純，粒徑小，分布均勻。但操作過(guò)程繁瑣，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且反應(yīng)條件較苛刻。

2.3 水熱/溶劑熱法

水熱/溶劑熱是在高溫高壓密閉環(huán)境中，金屬鋰源和鈦源與其他沉淀劑在有機(jī)溶劑或水中發(fā)生反應(yīng)得到超細(xì)粉末或納米孔徑離子篩前驅(qū)體的方法。例如，陳自正等[19]以TiO2和LiOH·H2O為原料，經(jīng)水熱和煅燒程序制備了納米級(jí)鋰離子吸附劑前驅(qū)體β-Li2TiO3。然后用鹽酸將Li+洗脫后得到鋰離子吸附劑H2TiO3，吸附容量達(dá)36.16 mg/g，模擬鹵水中Li+對(duì)Mg2+的分離因子達(dá)154.17。孟祥坤[20]以乙酸鋰、鈦酸丁酯、乙酸鈰為金屬源，檸檬酸為絡(luò)合劑，在一定溫度下溶劑熱處理后將所得產(chǎn)物經(jīng)干燥、焙燒制備了金屬鈰摻雜的Li4Ti5O12前驅(qū)體，然后通過(guò)酸浸制備了鈦氧化物鋰離子篩。H4Ti5O12的飽和鋰吸附容量高達(dá)6.849 6 mmol/g，且經(jīng)過(guò)5次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后仍然保持較高的吸附容量。

水熱/溶劑熱法操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)溫度低，有利于晶體大小控制，制備的離子篩前驅(qū)體純度高，尺寸均一，分散性好。但該方法對(duì)反應(yīng)條件較為嚴(yán)格，且產(chǎn)量不高，一定程度上限制了規(guī)?；瘧?yīng)用和發(fā)展。

2.4 模板法

模板法是將一定濃度的鋰源、鈦源與模板劑接觸，用物理或化學(xué)方法將目標(biāo)物填充到模板劑中，最后通過(guò)洗滌或者煅燒的方式去除模板劑，便得到特殊孔道的鈦系鋰離子篩前驅(qū)體。例如，陳玲慧等[21]將合成的聚甲基丙烯酸甲酯作為模板劑，然后用 LiAc·2H2O、TiCl4、草酸、檸檬酸和乙醇等配成一定濃度的前驅(qū)液，將其填充至膠晶模板后得到復(fù)合物，再經(jīng)高溫煅燒得到三維有序大孔Li4Ti5O12離子篩前驅(qū)體。用鹽酸對(duì)Li4Ti5O12進(jìn)行酸浸后得到鈦氧化物鋰離子篩。吸附結(jié)果表明，三維有序大孔鋰離子篩的吸附容量達(dá)7.26 mmol/g，循環(huán)利用率高。董殿權(quán)等[22]用聚苯乙烯(PS)微球組裝晶體膠體模板，并以此作為模板劑合成了三維有序大孔鋰離子篩前驅(qū)體Li4Ti5O12，通過(guò)HCl浸漬后得到鈦氧化物鋰離子篩。吸附結(jié)果表明，H4Ti5O12對(duì)Li+的飽和交換容量達(dá)56.70 mg/g。

模板法合成鈦氧化物鋰離子篩具有比表面積大、孔徑均勻、排布規(guī)整有序等優(yōu)點(diǎn)，但該方法對(duì)模板劑要求高，工藝復(fù)雜，步驟繁瑣，通過(guò)模板劑生成的孔道易坍塌，結(jié)構(gòu)不易控制。

2.5 共沉淀法

共沉淀法是將鋰源、鈦源等金屬離子溶液混合后加入沉淀劑，經(jīng)沉淀反應(yīng)得到鋰離子篩前驅(qū)體的方法。該方法制備的產(chǎn)物化學(xué)成分均一，粒度小且分布均勻，具有較大的比表面積，反應(yīng)過(guò)程非?？?，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。例如，張理元等[23]以硫酸鈦、乙酸鋰為主要原料，以氨水為沉淀劑，采用沉淀、膠溶、煅燒等程序制備了偏鈦酸型鋰離子篩前驅(qū)體，再用鹽酸脫Li+后制備了H2TiO3鋰離子篩。江津河等[24]以氫氧化鋰、硫酸錳和硫酸鈦為原料，以氨水為沉淀劑，雙氧水為氧化劑，通過(guò)共沉淀和熱結(jié)晶法制備了尖晶石結(jié)構(gòu)的Li4Mn0.5Ti0.5O4復(fù)合氧化物，經(jīng)HNO3酸洗Li+后得到了鈦系鋰離子篩。吸附結(jié)果表明，Li4Mn0.5Ti0.5O4對(duì)Li+具有較好的吸附性能，飽和吸附容量達(dá)到5.96 mmol/g，同時(shí)，酸洗過(guò)程中Mn4+和Ti4+保持了較低的浸出率。

3 鈦氧化物鋰離子篩的改性

為了進(jìn)一步優(yōu)化鈦氧化物鋰離子吸附劑的結(jié)構(gòu)，通常通過(guò)離子摻雜、交聯(lián)包覆、形貌控制等手段改性吸附材料，以期達(dá)到提高鋰離子篩的吸附性能和延長(zhǎng)循環(huán)使用壽命的目的。

3.1 離子摻雜

摻雜是在不破壞原有材料骨架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上用來(lái)優(yōu)化材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的常用手段，一般情況下?lián)诫s量不能過(guò)高。在選擇摻雜對(duì)象時(shí)，通常要考慮離子的半徑、氧化態(tài)、化學(xué)鍵強(qiáng)度等性質(zhì)[25]。對(duì)于Li2TiO3和Li4Ti5O12，在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上摻雜Zr、Ce、Al等高價(jià)態(tài)金屬離子，以改良原有骨架結(jié)構(gòu)，制備出溶損率低、吸附容量大的摻雜型鈦系鋰離子篩。例如，王永順等[26]以鈦酸丁酯、乙酸鋰和硝酸氧鋯為原料，以檸檬酸為絡(luò)合劑，甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球?yàn)槟０?，通過(guò)溶膠凝膠法制備了Zr4+摻雜的鋰離子篩前驅(qū)體Li4Ti4.98Zr0.02O12，用鹽酸洗出Li+后得到了尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦氧化物鋰離子篩。洗脫過(guò)程中Ti4+溶損率<0.05%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，與未摻入Zr4+的前驅(qū)體相比，溶損率有較大幅度改善。改型后的鋰離子篩對(duì) Li+的吸附容量達(dá) 6.43 mmol/g。董殿權(quán)等[27]以硝酸鋁、硫酸鈦、氫氧化鋰為原料，通過(guò)共沉淀-熱結(jié)晶法制備了Al3+摻雜的LiAlTiO4前驅(qū)體，然后用HNO3脫出Li+后得到了鋰離子篩。吸附結(jié)果表明，用不同濃度HNO3處理LiAlTiO4時(shí)，Li+的抽出率在28%～72%，Al3+的浸出率低于 6.8%，酸型交換劑LiAlTi-700(H)對(duì)Li+的飽和交換容量達(dá)30.03 mg/g。Wang等[28]以二氧化鈦、氫氧化鋰和氧化鐵為原料，通過(guò)高溫固相法合成了Fe3+摻雜的鋰離子篩前驅(qū)體Li2TiO3，再經(jīng)鹽酸脫Li+后得到了鋰離子篩Fe/Ti-x(H)。吸附結(jié)果表明，材料的BET比表面積有所增加，24 h內(nèi) Fe/Ti-x(H)的飽和吸附容量為53.3 mg/g，較未摻雜前(50.5 mg/g)有所提升。

3.2 交聯(lián)包覆

交聯(lián)包覆是材料改性常用的手段之一，一種情況是在材料表面沉積一層惰性物質(zhì)，從而阻止本體材料與溶液的接觸，減少副反應(yīng)發(fā)生。另一種是在材料表面生成一層活性物質(zhì)，在發(fā)揮本身效果的同時(shí)有效減少本體材料與溶液的劇烈作用，從而降低其溶解損失[29]。受晶體結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)組成影響，鋰鈦氧化物存在穩(wěn)定差的缺點(diǎn)，尤其在酸洗脫過(guò)程中存在一定溶損。為了解決這一問(wèn)題，研究者通過(guò)交聯(lián)包覆手段改性吸附材料，取得了有意義的結(jié)果。例如，Lawagon等[30]以TiO2和Li2CO3為金屬源，用高溫固相反應(yīng)制備了離子篩前驅(qū)體Li2TiO3，再經(jīng)鹽酸脫Li+后得到了氫型鈦氧化物鋰離子吸附劑。然后將H2TiO3與多種聚合物混合電紡制備出了具有高比表面積的納米纖維復(fù)合型吸附劑，其中 H2TiO3/PAN納米纖維具有親水性，有利的納米纖維結(jié)構(gòu)還進(jìn)一步促進(jìn)了吸附位點(diǎn)與Li+的接觸，吸附容量高達(dá)72.75 mg/g，不僅提高了鋰吸附容量，還增強(qiáng)了穩(wěn)定性。王豪等[31]以MnO2和LiOH為原料，采用煅燒和水熱技術(shù)合成了Li1.6Mn1.6O4離子篩前驅(qū)體。再采用液相沉淀法在其表面包覆ZrO2，得到包覆ZrO2的鋰離子篩前驅(qū)體，最后經(jīng)HCl洗滌后轉(zhuǎn)型為包覆ZrO2的鋰離子篩H1.6Mn1.6O4。吸附結(jié)果表明，包覆ZrO2的鋰離子篩經(jīng)過(guò)10次吸附-脫附循環(huán)后錳溶損率降低至0.34%，吸附容量仍保持為24.4 mg/g，高于未包覆的鋰離子篩H1.6Mn1.6O4的吸附容量 (22.9 mg/g) 。

3.3 形貌控制

研究結(jié)果表明，具有微/納米結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)功能材料的物理/化學(xué)性質(zhì)與其化學(xué)組成、尺寸、物相、形狀、維度等因素緊密相關(guān)[32]。因此，功能材料的形貌和尺寸大小控制是非常重要的研究課題。筆者曾合成了表面生長(zhǎng)有均勻刺狀結(jié)構(gòu)的納米管狀錳氧化物鋰離子篩(H4Mn5O12)用于溶液中Li+的分離提取[33]。結(jié)果表明，該鋰離子篩具有較大的比表面積(92.997 m2/g)，吸附容量達(dá)37.0 mg/g。Park[34]課題組以銳鈦礦型TiO2和NaOH為原料，通過(guò)水熱法合成了Na2TiO3納米管狀鋰離子篩前驅(qū)體，再經(jīng)HCl洗脫Li+后得到H2TiO3鋰離子篩。并通過(guò)浸漬-沉淀合成了尿素、三聚氰胺和聚丙烯腈功能化的納米管鋰離子吸附劑。吸附結(jié)果表明，尿素、三聚氰胺和聚丙烯腈功能化H2TiO3鋰離子篩的吸附容量分別為35.31，40.26，31.81 mg/g，較原始H2TiO3納米管鋰離子篩的吸附容量有所改善(34.4 mg/g)。劉忠[35]課題組以TiO2、NaOH和LiOH為原料，用2步水熱、酸浸和煅燒技術(shù)合成了納米棒狀H4Ti5O12鋰離子篩。吸附結(jié)果表明，H4Ti5O12的最大吸附容量為23.20 mg/g，且5次吸脫附循環(huán)后，吸附容量仍在首次的90%以上。

4 鈦氧化物鋰離子篩的成型

鈦氧化物鋰離子篩雖然具有選擇性高、吸附容量大、溶損率低等優(yōu)點(diǎn)，但此類(lèi)吸附材料和錳系鋰離子篩一樣，大多數(shù)為粉體狀，存在固有流動(dòng)性差和滲透性差的問(wèn)題[36]，并且易流失難回收。若將其直接應(yīng)用于鹽湖鹵水提鋰，仍存在許多問(wèn)題。為了克服粉狀鋰離子篩的缺點(diǎn)，研究者在離子篩成型方面開(kāi)展了大量研究工作，尤其在造粒和成膜方面尤為集中[14]。

4.1 造粒

造粒是納米粉體顆粒成型最常用的方法之一。它是將粉體材料通過(guò)有機(jī)聚合物粘結(jié)從而形成不同粒徑的微球，從而使離子篩具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)流動(dòng)性和滲透率，以便能夠適應(yīng)工業(yè)化柱式操作[37]。錳系鋰離子篩的造粒技術(shù)研究較多，常用的造粒劑或粘結(jié)劑有聚氯乙烯(PVC)、水玻璃、硅藻酸鈉等[38]，而有關(guān)鈦系鋰離子篩造粒成型的研究報(bào)道相對(duì)較少。例如，閆樹(shù)旺等[39]以TiO2和Li2CO3為原料，經(jīng)高溫煅燒和酸浸技術(shù)制備了H2TiO3鋰離子篩，并采用三聚氰胺-甲醛縮聚高分子化合物作為造粒材料，通過(guò)聚合反應(yīng)制備了顆粒狀二氧化鈦鋰離子吸附劑，并研究了其對(duì)鋰離子的吸附性能。吸附結(jié)果表明，造粒后鋰離子吸附劑性能優(yōu)良，飽和吸附容量達(dá)25.8～29.4 mg/g，仍保持了原粉狀吸附劑的吸附特性。在循環(huán)使用過(guò)程中，每次洗脫粒狀吸附劑的溶損約為0.025%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。劉文濤等[40]以DMF為溶劑，加入一定量PVC溶解完全后，再加入鋰離子篩前驅(qū)體T750(Li)，在攪拌作用下加入蒸餾水后得到白色顆粒物，然后將粒狀物取出去除溶劑后得到粒狀前驅(qū)體，經(jīng)鹽酸洗脫后得到改性的粒狀鋰離子篩吸附劑。研究了PVC添加量與造粒后粒狀前驅(qū)體強(qiáng)度之間的關(guān)系，并綜合實(shí)驗(yàn)工藝需要確定PVC添加量為15%時(shí)用于柱交換實(shí)驗(yàn)。經(jīng)比較，粒狀鋰離子篩的吸附容量(11.83 mg/g)遠(yuǎn)低于未造粒鋰離子篩的吸附容量(26.4 mg/g)，表明造粒對(duì)該鋰離子篩的交換容量有較大影響。

鈦系鋰離子篩造粒后具有機(jī)械強(qiáng)度增加、便于柱式操作等優(yōu)勢(shì)，但由于成型過(guò)程中吸附材料的活性位點(diǎn)被粘結(jié)劑所覆蓋，導(dǎo)致造粒后鋰離子篩的吸附容量和吸附速率有所下降，且吸附劑在使用過(guò)程中的溶損率相對(duì)較高[41]。

4.2 成膜

成膜法也是粉體材料成型的一種簡(jiǎn)單可行方法，該方法將耐腐蝕性強(qiáng)、機(jī)械性能高并具有一定粘性的成型膜材料與離子篩粉體材料混合后制成薄膜結(jié)構(gòu)，再用于Li+的分離提取。孫冬舒等[14]以硝酸鋁、硫酸鈦和氫氧化鋰為原料，經(jīng)過(guò)沉淀熱結(jié)晶和高溫煅燒法合成了LiAlTiO4前驅(qū)體，再經(jīng)鹽酸洗滌后制備了氫型鋰離子篩(HAlTiO4)。然后以PVDF 粉末為基質(zhì)材料，將其與HAlTiO4混合均勻后通過(guò)相轉(zhuǎn)化法制備出了PVDF 基鋰鋁鈦離子篩膜(LATISM)。吸附結(jié)果表明，LATISM具有優(yōu)異的選擇性吸附能力，對(duì)不同離子的選擇性分離系數(shù)為 3.35。6次吸脫附循環(huán)后，膜的可再生性能大幅下降，吸附容量?jī)H為最大吸附量的59.3%，這是由于在循環(huán)過(guò)程中離子篩發(fā)生脫落同時(shí)溶損率較大所致，因此該離子篩膜在實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。許鑫等[42]以鈦酸丁酯、硝酸鋰為原料，通過(guò)溶膠-凝膠和煅燒技術(shù)合成了β-Li2TiO3離子篩前驅(qū)體，然后用稀鹽酸洗脫Li+后制備出了H2TiO3鋰離子篩。再將一定量的PVC粉末按比例溶解在DMF溶劑中，將H2TiO3加入到該溶液后經(jīng)過(guò)系列處理得到了成型的PVC-HTO離子篩復(fù)合膜。研究結(jié)果表明，當(dāng)PVC∶DMF∶HTO質(zhì)量比為3∶12∶5時(shí)，采用涂膜機(jī)制備厚度為400 nm的薄膜，所得PVC-HTO復(fù)合材料機(jī)械性能和Li+吸附性能最佳。該復(fù)合膜經(jīng)過(guò) 5次吸脫附循環(huán)過(guò)程后，薄膜質(zhì)量從98.62 g/m2減少至98.14 g/m2，損失率僅為0.5%，表明PVC-HTO復(fù)合膜具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性。

膜狀鋰離子篩雖然克服了粉體材料流動(dòng)性和滲透率較差的問(wèn)題，有利于提升Li+的擴(kuò)散速率；但是其鋰吸附性能顯著降低，吸附速率也明顯下降，溶損率增加，不利于工業(yè)化應(yīng)用[43]。

5 展望

鹽湖提鋰是當(dāng)前鋰資源獲取的重要方式，未來(lái)將有更多的研究關(guān)注于鹽湖提鋰。吸附法由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)仍然是當(dāng)前和今后一段時(shí)間鋰資源分離提取的重要方法，鈦氧化物鋰離子篩較錳系鋰離子篩具有溶損率低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于高鎂鋰比鹽湖體系有著較高的鋰分離能力。從當(dāng)前研究來(lái)看，離子摻雜、交聯(lián)包覆和形貌控制依然是提高鋰離子篩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和改善吸附性能的有效手段，錳系鋰離子篩在此方面的研究較多，而鈦系鋰離子篩由于研究起步較晚，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道屈指可數(shù)，在這方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)。鈦系鋰離子篩的成型技術(shù)還不成熟，仍需要大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，在保持高吸附容量的同時(shí)提高吸附材料的穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步增強(qiáng)循環(huán)使用壽命，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。另外，鹽湖鹵水成分復(fù)雜，開(kāi)發(fā)過(guò)程中影響因素多。我們?cè)邴}湖鋰資源分離提取過(guò)程中一定要兼顧其他資源的綜合利用，保護(hù)鹽湖環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展。