JP2017177064A - チタン酸系リチウム吸着剤およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a:Li源、TiO2からなるTi源、および、リチウム塩またはアルカリ金属の塩化物塩からなるフラックス成分を混合する工程、
b:前記a工程での混合物を加熱してフラックス成分を溶融する工程、
c:前記フラックス成分が溶融した前記混合物を冷却して結晶を育成し、フラックス成分を除去して結晶を得る工程、
d:前記c工程で得られた結晶をさらに乾燥する工程、
(2)前記(1)の工程で得られたLi2TiO3の組成を有するチタン酸リチウムの結晶をさらに酸処理する工程。
<使用原料>
<フラックス育成工程>
3.45gのLi2CO3粉末(和光純薬工業製)、3.73gのTiO2(和光純薬工業製)、および7.83gのLiOH・H2O(和光純薬工業製)をアルミナ乳鉢中で15分間乾式混合した。試料は20cm3のアルミナ坩堝に封入して、550℃で10時間保持した。加熱速度および冷却速度はそれぞれ900℃/時間および200℃/時間である。次いで、熱水で洗浄し、フラックス成分を除去し、乾燥させることでLi2TiO3の結晶を得た。この結晶を、さらに1mmol/Lの塩酸水溶液に浸漬することで目的の(H/Li)2TiO3の組成からなるチタン酸系リチウム吸着剤を得た。この実施例1のチタン酸系リチウム吸着剤のX線回折パターンを図1に示す。
X線回折パターンは、リガク製XRD装置MiniflexIIを用いて測定した。 測定条件は、次のとおりである。
使用X線:CuKα線(波長=0.15418nm)
強度:30kV、20mA
角度:2θ=10〜60°
サンプリング間隔:0.02°
スキャニング速度:20°/分
試料のプロトン交換率は、試料をフッ酸に溶解したのち、SII製ICP発光分析装置SPS5510で評価した。
塩酸濃度を10mmol/Lとした以外は、実施例1と同様な方法でチタン酸系リチウム吸着剤を調製した。この実施例2のチタン酸系リチウム吸着剤のX線回折パターンを図1に示す。プロトン交換率およびリチウムイオン吸着量を表1に示す。
保持温度を600℃とした以外は、実施例1と同様な方法でチタン酸系リチウム吸着剤を調製した。この実施例3のチタン酸系リチウム吸着剤のX線回折パターンを図2に示す。プロトン交換率およびリチウムイオン吸着量を表1に示す。
保持温度を600℃とした以外は、実施例2と同様な方法でチタン酸系リチウム吸着剤を調製した。この実施例4のチタン酸系リチウム吸着剤のX線回折パターンを図2に示す。プロトン交換率およびリチウムイオン吸着量を表1に示す。
保持温度を700℃とし、用いたフラックスをLiClとし、塩酸濃度を200mmol/Lとした以外は、実施例4と同様な方法でチタン酸系リチウム吸着剤を調製した。4.86gのLi2CO3粉末(和光純薬工業製)、5.25gのTiO2(和光純薬工業製)、および2.79gのLiCl(和光純薬工業製)をアルミナ乳鉢中で15分間乾式混合した。試料は20cm3のアルミナ坩堝に封入して、800℃で10時間保持した。加熱速度および冷却速度はそれぞれ900℃/時間および200℃/時間である。洗浄・回収方法は実施例1等と同様である。この実施例5のチタン酸系リチウム吸着剤のX線回折パターンを図3に示す。プロトン交換率およびリチウムイオン吸着量を表1に示す。
上記フラックス法の保持温度の効果を明らかにするために、比較例として、1000℃で前駆体のLi2TiO3をフラックス育成し、酸処理した。保持温度を1000℃とした以外は、実施例5と同様である。この比較例1のチタン酸系リチウム吸着剤のX線回折パターンを図4に示す。
上記フラックス法の効果を明らかにするために、高温固相法を用いてLi2TiO3結晶を育成して、酸処理した。フラックスを用いなかった点と保持温度を800℃とした点以外は、実施例5と同様である。この比較例2のチタン酸系リチウム吸着剤のX線回折パターンを図4に示す。
図1に示すように、実施例1のチタン酸リチウムは、そのX線回折パターンにおいて、{003}結晶面に対応する回折線の強度(18°以上19.5°以下の範囲で示されるピーク値)に対して、{114}結晶面に対応する回折線の強度(42°以上48°以下の範囲で示さるピーク値)が約0.6倍となっている。すなわち、{003}結晶面に比較して、{114}結晶面の回折ピークが比較的強いことから異方性の低い結晶粒子が得られていることがわかる。
Claims (6)
- (H/Li)2TiO3の組成からなるチタン酸系リチウム吸着剤であって、
CuKα線を用いて測定したX線回折パターンにおいて、18°以上19.5°以下の範囲に存在する回折線の強度に対する、42°以上48°以下の範囲に存在する回折線の強度の比が、0.15以上であることを特徴とするチタン酸系リチウム吸着剤。 - 請求項1記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法であって、
次の(1)および(2)の工程を有することを特徴とするチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法。
(1)次のa〜d工程により、Li2TiO3の組成を有するチタン酸リチウムを生成する工程。
a:Li源、TiO2からなるTi源、および、リチウム塩またはアルカリ金属の塩化物塩からなるフラックス成分を混合する工程、
b:前記a工程での混合物を加熱してフラックス成分を溶融する工程、
c:前記フラックス成分が溶融した前記混合物を冷却して結晶を育成し、フラックス成分を洗浄、フラックス成分を除去して結晶を得る工程、
d:前記c工程で得られた結晶をさらに乾燥する工程、
(2)前記(1)の工程で得られたLi2TiO3の組成を有するチタン酸リチウムの結晶をさらに酸処理する工程。 - 前記混合物中の前記Ti源が1mol%以上75mol%以下の範囲であることを特徴とする請求項2記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法の製造方法。
- 前記フラックス成分を溶融する工程における前記混合物の加熱温度が400℃以上700℃以下であることを特徴とする請求項2または3記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法。
- 前記リチウム塩からなるフラックス成分が、LiOH、LiOH・H2OおよびLiClのうちの1種以上であることを特徴とする請求項2乃至4記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法。
- 前記塩化物塩からなるフラックス成分が、KCl、NaClおよびLiClのうちの1種以上であることを特徴とする請求項2乃至4記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法。
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