專(zhuān)利名稱(chēng)：高純納米氟化鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純納米氟化鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
描述
鋰及鋰產(chǎn)品是二十一世紀(jì)的新型能源物資，在許多領(lǐng)域、尤其是新能源
領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛；高純鋰產(chǎn)品在核聚變、航天航空、高能化學(xué)電源的 應(yīng)用日益增加。
氟化鋰是一種重要的鋰基基礎(chǔ)材料；高純氟化鋰主要用于高技術(shù)功能陶 瓷、通訊光纖、鋰離子電池等領(lǐng)域中。已報(bào)道的高純氟化鋰的制備方法較多， 如李世友，滕祥國(guó)，沙順萍在IM & P化工礦物與加工，(2006)介紹的高純 氟化鋰的制備方法與分析方法評(píng)述，但實(shí)用化技術(shù)較少；至目前為止，高純 氟化鋰的制備主要在液相中完成，高純度的獲得是通過(guò)對(duì)氟化鋰生產(chǎn)原料的 純化過(guò)程。原料純化過(guò)程主要為離子交換法與萃取法；通過(guò)對(duì)鋰化合物氯化 鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰等在水溶液中用離子交換、液劑萃取的方法去除雜質(zhì) 金屬元素；再進(jìn)行氟化沉淀制備高純氟化鋰。
由于濕法流程和特點(diǎn)，制備高純氟化鋰活性較低、粒度分布不均勻，難 于滿(mǎn)足作為新材料制備對(duì)原材料在活性、形貌及粒度等的要求。濕法制備高 純氟化鋰流程長(zhǎng)、工序轉(zhuǎn)換繁以及使用原料多，過(guò)程中引入雜質(zhì)較多；同時(shí) 生產(chǎn)對(duì)設(shè)備要求高；使得產(chǎn)品生成成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的用低溫固相反應(yīng)合成高活性的納米氟化鋰。常溫化學(xué)反應(yīng) 生成氟化鋰及易于分離去除的共生產(chǎn)物。
本發(fā)明所指的高純納米氟化鋰主要指用于鋰離子電池材料、新型功能陶 瓷和遠(yuǎn)程通訊光纖制造的高純、高活性氟化鋰；其特征為產(chǎn)品為高純級(jí)， 雜質(zhì)金屬含量低，LiF含量大于99.5W，總雜質(zhì)金屬含量少于lOOppm;產(chǎn)品形 貌為分散良好的納米顆粒，晶型清晰完整，顆粒粒徑為15 80nm。
本發(fā)明以工業(yè)氫氧化鋰和氟化銨為原料，制備方法工業(yè)氫氧鋰經(jīng)水溶解、萃淋樹(shù)脂色層法純化、濃縮、噴霧干燥得到高純單水氫氧化鋰(LiOH ，H20); 常溫下混合氫氧化鋰與氟化銨，反應(yīng)形成納米氟化鋰；經(jīng)熱處理去除雜質(zhì)，
得到高純度氟化鋰產(chǎn)品。具體包括以下步驟
(1) 將工業(yè)氫氧鋰溶于水，過(guò)濾、配制成含鋰10% 15%的溶液；在噴霧 干燥器內(nèi)進(jìn)行噴霧干燥，制得類(lèi)球形、流動(dòng)性好的單水高純氫氧化鋰。
(2) 將固態(tài)高純氫氧化鋰和氟化銨置于研磨式攪拌混合器內(nèi)，以固態(tài)形 式充分混合和反應(yīng)；按氟化銨與氫氧化鋰反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量，氟化銨過(guò)量10% 60% ;混合反應(yīng)時(shí)間0. 5 4. 0小時(shí)。
(3) 將完成上述反應(yīng)后的混合物在60 10(TC下烘干；
(4) 將上述混合物物置于一密閉可通氣的爐子中，在高純惰性氣體保護(hù) 下于150 25(TC下進(jìn)行合成反應(yīng)；反應(yīng)時(shí)間為2 10小時(shí)。
(5) 反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行熱處理將爐溫升至400 650。C，以高純惰性氣 體作載氣，驅(qū)除反應(yīng)生成的氯化銨、及過(guò)量的氟化銨；保溫時(shí)間2 8小時(shí)。
高純惰性氣體可以是高純氬氣、高純氮?dú)狻?制得的產(chǎn)品用TEM表征納米晶及其大小。用原子吸收光譜法分析產(chǎn)品雜 質(zhì)金屬含量，其中過(guò)渡金屬元素雜質(zhì)用石墨爐原子吸收法、堿金屬和堿土金 屬元素雜質(zhì)用火焰原子吸收法測(cè)定。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)高純氟化鋰產(chǎn)品為分散良好的納米粉體，晶型完整，活 性高；采用低熱固相反應(yīng)，產(chǎn)物為納米氟化鋰，共生產(chǎn)物為易于揮發(fā)去除的 氨和銨鹽，可采用固相干法除去雜質(zhì)、分離和純化氟化鋰；過(guò)程不采用濕法 洗滌過(guò)程，達(dá)到納米材料制備的自潔凈，過(guò)程全干法，工藝簡(jiǎn)單，能耗低、 無(wú)污染，產(chǎn)業(yè)化實(shí)施方便。
具體實(shí)施例方式
以下為本發(fā)明的部分具體實(shí)施例。這些實(shí)施例的給出決不是限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
將工業(yè)氫氧化鋰溶解于水，配制成含氯化鋰2.0%的水溶液；用P507萃淋
樹(shù)脂吸附脫除雜質(zhì)金屬離子后，濃縮至含鋰10%;在適當(dāng)噴霧條件下進(jìn)行噴霧
干燥，制成高純單水氫氧化鋰，產(chǎn)品分散性良好粉體，顆粒為類(lèi)球形，中心
粒徑約為14.2微米；
按質(zhì)量比1: 1將氟化銨與高純單水氫氧化鋰在襯膠研磨攪拌混合器中充 分混合反應(yīng)3.5小時(shí)；混合物在6(TC干燥10小時(shí)；干燥物轉(zhuǎn)入襯鉬不銹鋼容
器內(nèi)，置于密封爐管為鎳合金的加熱爐內(nèi)；在氬氣保護(hù)下、16(TC反應(yīng)10小 時(shí)；而后升溫至45(TC，用氬氣作載氣驅(qū)趕雜質(zhì)氣體，處理8小時(shí)；完成納米 氟化鋰的制備過(guò)程。
高純氟化鋰平均粒徑約37納米。
實(shí)施例2
將工業(yè)氫氧化鋰溶解于水，配制成含氯化鋰4. 0%的水溶液；用P507萃淋 樹(shù)脂吸附脫除雜質(zhì)金屬離子后，濃縮至含鋰14%;在適當(dāng)噴霧條件下進(jìn)行噴霧 干燥，制成高純單水氫氧化鋰，產(chǎn)品分散性良好粉體，顆粒為類(lèi)球形，中心 粒徑約為17.4微米；
按質(zhì)量比1. 3: 1將氟化銨與高純單水氫氧化鋰在襯膠研磨攪拌混合器中 充分混合反應(yīng)1小時(shí)；混合物在95。C干燥4小時(shí)；干燥物轉(zhuǎn)入襯鉬不銹鋼容 器內(nèi)，置于密封爐管為鎳合金的加熱爐內(nèi)；在氬氣保護(hù)下、220t:反應(yīng)2.5小 時(shí)；而后升溫至62(TC，用高純氮?dú)庾鬏d氣驅(qū)趕雜質(zhì)氣體，處理2.5小時(shí)；完 成納米氟化鋰的制備過(guò)程。
高純氟化鋰平均粒徑約67納米。
實(shí)施例3
如實(shí)施例1所述條件，改變反應(yīng)條件為在氬氣保護(hù)下22(TC反應(yīng)2. 5小時(shí); 制備納米氟化鋰。
高純氟化鋰平均粒徑約41納米。
實(shí)施例4
如實(shí)施例1所述條件，改變熱處理?xiàng)l件為62(TC下處理2. 5小時(shí)；制備納 米氟化鋰。
高純氟化鋰平均粒徑約47納米。
實(shí)施例5
如實(shí)施例2所述條件，改變反應(yīng)條件為在氬氣保護(hù)下160"C反應(yīng)10小時(shí)； 制備納米氟化鋰。
高純氟化鋰平均粒徑約54納米。
實(shí)施例6
如實(shí)施例2所述條件，改變熱處理?xiàng)l件為45(TC處理8小時(shí)；制備納米氟 化鋰。
高純氟化鋰平均粒徑約61納米。
實(shí)施例7
將工業(yè)氫氧化鋰溶解于水，配制成含氯化鋰2.5%的水溶液；用P507萃淋 樹(shù)脂吸附脫除雜質(zhì)金屬離子后，濃縮至含鋰12%;在適當(dāng)噴霧條件下進(jìn)行噴霧
干燥，制成高純單水氫氧化鋰，產(chǎn)品分散性良好粉體，顆粒為類(lèi)球形，中心 粒徑約為15.7微米；
按質(zhì)量比1. 2: 1將氟化銨與高純單水氫氧化鋰在襯膠研磨攪拌混合器中 充分混合反應(yīng)2. 5小時(shí)；混合物在75。C干燥7小時(shí)；干燥物轉(zhuǎn)入襯鉬不銹鋼 容器內(nèi)，置于密封爐管為鎳合金的加熱爐內(nèi)；在氬氣保護(hù)下、20(rc反應(yīng)6小 時(shí)；而后升溫至52(TC，用氬氣作載氣驅(qū)趕雜質(zhì)氣體，處理5小時(shí)；完成納米 氟化鋰的制備過(guò)程。
高純氟化鋰平均粒徑約49納米。
權(quán)利要求
1.一高純納米氟化鋰的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將氫氧鋰溶于水，過(guò)濾、配制成含鋰10％～15％的溶液；在噴霧干燥器內(nèi)進(jìn)行噴霧干燥，制得類(lèi)球形、流動(dòng)性好的單水高純氫氧化鋰；(2)將固態(tài)高純氫氧化鋰和氟化銨置于研磨式攪拌混合器內(nèi)，以固態(tài)形式充分混合和反應(yīng)；按氟化銨與氫氧化鋰反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量，氟化銨過(guò)量10％～60％；混合反應(yīng)時(shí)間0.5～4.0小時(shí)；(3)將完成上述反應(yīng)后的混合物在60～100℃下烘干；(4)將上述混合物物置于一密閉可通氣的爐子中，在高純惰性氣體保護(hù)下于150～250℃下進(jìn)行合成反應(yīng)；反應(yīng)時(shí)間為2～10小時(shí)；(5)反應(yīng)結(jié)束后，將爐溫升至400～650℃，以高純惰性氣體作載氣，驅(qū)除反應(yīng)后過(guò)量的氟化銨；保溫時(shí)間2～8小時(shí)。
2. 如權(quán)利要求1所述的高純保護(hù)氣體為高純氬氣、高純氮?dú)狻?br> 全文摘要
一種高純納米氟化鋰的制備方法，本發(fā)明以工業(yè)氫氧化鋰和氟化銨為原料，先將氫氧鋰水溶解、萃淋樹(shù)脂色層法純化、濃縮、噴霧干燥得到高純單水氫氧化鋰；常溫下混合氫氧化鋰與氟化銨，反應(yīng)形成納米氟化鋰；經(jīng)熱處理去除雜質(zhì)，得到高純度氟化鋰產(chǎn)品。本發(fā)明常溫化學(xué)反應(yīng)生成氟化鋰及易于分離去除的共生產(chǎn)物；產(chǎn)品制備流程短、工序少，便于產(chǎn)業(yè)化；產(chǎn)品為納米級(jí)，反應(yīng)活性高，形貌好，能滿(mǎn)足作為高技術(shù)新材料生產(chǎn)原材料的要求。
文檔編號(hào)C01D15/04GK101195495SQ20061013683
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者張?jiān)坪? 彭文杰, 李新海, 王志興, 胡啟陽(yáng), 郭華軍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)