高纯纳米氟化锂的制备方法.pdf

高纯纳米氟化锂的制备方法，以工业氯化锂和氟化氢铵为原料，氯化锂经水溶解、萃淋树脂色层法纯化、浓缩、喷雾干燥得到高纯无水氯化锂；氯化锂经氟化氢铵干法合成氟化锂。本发明相对于提纯碳酸锂、氢氧化锂等锂化合物而言，工艺简单、操作方便；采用干法合成氟化锂，引入杂质少，含水量低；合成与分离纯化在同一设备中分步完成，缩短了工艺流程，操作方便。采用本发明获得的高纯氟化锂产品为具有纳米介孔结构的类球形纳米晶聚结体，活性高。

1.  高纯纳米氟化锂的制备方法，其特征在于：以工业氯化锂和氟化氢铵为原料，氯化锂经水溶解、萃淋树脂色层法纯化、浓缩、喷雾干燥得到高纯无水氯化锂；氯化锂经氟化氢铵干法合成氟化锂，具体过程为：
(1)将工业氯化锂溶于水，配制成重量百分浓度为含锂10％～20％的水溶液；溶液经固体萃淋树脂萃取杂质金属离子，得纯化的氯化锂溶液；所用固体萃淋树脂是能有效吸附杂质金属离子的固态萃取树脂，包括P507萃淋树脂或P204萃淋树脂；
(2)纯化的氯化锂溶液经加热浓缩到含氯化锂30％～40％；在喷雾干燥器内进行喷雾干燥，制得类球形、结构松散的无水高纯氯化锂；
(3)高纯氯化锂与氟化氢铵以固态形式充分混合；按氟化氢铵与氟化锂反应的化学计量，氟化氢铵过量10％～100％；
(4)将上述混合物在高纯氩气保护下于150～250℃下进行合成反应；反应时间为2～10小时；
(5)反应结束后，将炉温升至400～650℃，以高纯氩气作载气，保温时间3～8小时。

高纯纳米氟化锂的制备方法
技术领域  本发明涉及一种高纯纳米氟化锂的制备方法。
背景技术  锂及锂产品是二十一世纪的新型能源物资，在许多领域、尤其是新能源领域的应用越来越广泛；高纯锂产品在核聚变、航天航空、高能化学电源的应用日益增加。
氟化锂是一种重要的锂基基础材料；高纯氟化锂主要用于高技术功能陶瓷、通讯光纤、锂离子电池等领域中。李世友等的《高纯氟化锂的制备方法与分析方法评述》(《IM & P化工矿物与加工》，2006，3：34)中综合评述了高纯氟化锂的制备方法，但实用化技术较少；至目前为止，高纯氟化锂的制备主要在液相中完成，高纯度的获得是通过对氟化锂生产原料的纯化，原料纯化过程主要为离子交换法与萃取法；通过对锂化合物氯化锂、氢氧化锂、硝酸锂等在水溶液中用离子交换、液剂萃取的方法去除杂质金属元素；再进行氟化沉淀制备高纯氟化锂。
由于湿法流程的特点，制备高纯氟化锂活性较低、粒度分布不均匀，难于满足作为新材料制备对原材料在活性、形貌及粒度等方面的要求。湿法制备高纯氟化锂流程长、工序转换繁以及使用原料多，过程中引入杂质较多；同时生产对设备要求高；使得产品生成成本高。
发明内容  本发明的目的是提供一种采用原料的湿法纯化和氟化锂的干法合成相结合，制备高活性纳米氟化锂的方法。
高纯纳米氟化锂的制备方法，以工业氯化锂和氟化氢铵为原料，氯化锂经水溶解、萃淋树脂色层法纯化、浓缩、喷雾干燥得到高纯无水氯化锂；氯化锂经氟化氢铵干法合成氟化锂，具体过程为：
(1)将工业氯化锂溶于水，配制成重量百分浓度为含锂10％～20％的水溶液；溶液经固体萃淋树脂萃取杂质金属离子，得纯化的氯化锂溶液；所用固体萃淋树脂是能有效吸附杂质金属离子的固态萃取树脂，包括P507(PC88A)萃淋树脂、P204萃淋树脂。
(2)纯化的氯化锂溶液经加热浓缩到含氯化锂30％～40％；在喷雾干燥器内进行喷雾干燥，制得类球形、结构松散的无水高纯氯化锂。
(3)高纯氟化锂与氟化氢铵以固态形式充分混合；按氟化氢铵与氟化锂反应的化学计量，氟化氢铵过量10％～100％；使用气相法生产的氟化氢铵。
(4)将上述混合物置于一密闭的炉子中，在高纯氩气保护下于150～250℃下进行合成反应；反应时间为2～10小时。
(5)反应结束后，将炉温升至400～650℃，以高纯氩气作载气，驱除反应生成的氯化铵、氟化铵及过量的氟化氢铵；保温时间3～8小时。
制得的产品用激光粒度仪测定其表观粒度及其分布；用SEM表征粉末形貌、TEM表征纳米晶及其晶粒大小。用原子吸收光谱法分析产品杂质金属含量，其中过渡金属元素杂质用石墨炉原子吸收法、碱金属和碱土金属元素杂质用火焰原子吸收法测定。
本发明所指的高纯纳米氟化锂主要指用于锂离子电池材料、新型功能陶瓷和远程通讯光纤制造的高纯、高活性氟化锂；其特征为：材料表观为固体粉末，粒径0.5～5μm；其结构为具有纳米介孔结构的纳米氟化锂聚结体。产品LiF含量大于99.5％；总杂质金属含量少于100ppm。
本发明采用氯化锂为原料，用固态萃淋树脂色层法进行纯化，并用喷雾干燥法制得类球形、结构松散的高纯无水氯化锂粉体；相对于提纯碳酸锂、氢氧化锂等锂化合物而言，工艺简单、操作方便；采用干法合成氟化锂，引入杂质少，含水量低；合成与分离纯化在同一设备中分步完成，缩短了工艺流程，操作方便。采用本发明获得的高纯氟化锂产品为具有纳米介孔结构的类球形纳米晶聚结体，活性高。
具体实施方式
以下为本发明的部分具体实施例。这些实施例的给出决不是限制本发明。
实施例1
将工业氯化锂溶解于水，配制成含氯化锂15％的水溶液；用P507萃淋树脂吸附脱除杂质金属离子后，浓缩至含氯化锂40％；在适当喷雾条件下进行喷雾干燥，制成高纯无水氯化锂，产品为类球形、松散结构，中心粒径3.7微米；
按质量比2∶1将氟化氢铵与高纯无水氯化锂充分混合，装于衬钼不锈钢容器内，置于密封炉管为镍合金的加热炉内；在氩气保护下、160℃反应4小时；而后升温至500℃，用氩气作载气驱赶杂质气体，处理5小时；完成氟化锂的制备过程。
高纯氟化锂产品表观中心粒径3.4微米，微观为平均粒径约43纳米、具有纳米介孔的氟化锂纳米晶聚结体。
实施例2
将工业氯化锂溶解于水，配制成含氯化锂15％的水溶液；用P507萃淋树脂吸附脱除杂质金属离子后，浓缩至含氯化锂35％；在适当喷雾条件下进行喷雾干燥，制成高纯无水氯化锂，产品为类球形、松散结构，中心粒径3.1微米；
按质量比1.6∶1将氟化氢铵与高纯无水氯化锂充分混合，装于衬钼不锈钢容器内，置于密封炉管为镍合金的加热炉内；在氩气保护下、200℃反应3小时；而后升温至550℃，用氩气作载气驱赶杂质气体，处理4小时；完成氟化锂的制备过程。
高纯氟化锂产品表观中心粒径2.6微米，微观为平均粒径约62纳米、具有纳米介孔的氟化锂纳米晶聚结体。