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チタン酸系リチウム吸着剤の製造方法

Patent code P160012978
File No. N15105
Posted date 2016年5月11日
Application number 特願2016-072219
Publication number 特開2017-177064
Patent number 特許第6692530号
Date of filing 平成28年3月31日(2016.3.31)
Date of publication of application 平成29年10月5日(2017.10.5)
Date of registration 令和2年4月17日(2020.4.17)
Inventor
  • 手嶋 勝弥
  • 林 文隆
Applicant
  • 国立大学法人信州大学
Title チタン酸系リチウム吸着剤の製造方法
Abstract 【課題】本発明は、リチウムの吸着容量が高いチタン酸系リチウム吸着剤およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るチタン酸系リチウム吸着剤は、(H/Li)TiO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。
【選択図】図1
Outline of related art and contending technology

リチウムは、携帯電話やパソコンなどで用いられる二次電池の材料として広く用いられ、その需要が急速に増大している。さらに、核融合炉では、燃料の増殖材としてリチウムが不可欠である。

リチウム資源の確保のために、リチウム吸着剤を用いて海水やかん水などから選択的にリチウムを回収する方法が検討されている。海水・かん水には、リチウムとよく似たナトリウムなどのイオンが高い濃度で溶けているため、リチウム吸着剤には、リチウムイオンに対して著しく高い選択性を示し、リチウムイオンだけを捕獲する性能が求められている。

リチウム吸着剤として、マンガン酸リチウム(LiMn)、チタン酸リチウム(LiTiO)、アンチモン酸リチウム(LiSbO)などを前駆体とし、これらを酸処理し得られる無機酸化物系の吸着剤が検討されている(非特許文献1)。これらのリチウム吸着剤は、海水あるいはかん水に浸漬するとプロトンとリチウムイオンのイオン交換反応が進み、リチウム吸着剤にリチウムが吸着される。その後、このリチウム吸着剤を酸溶液に入れるとプロトンとリチウムイオンのイオン交換反応が進み、リチウムが酸溶液に脱着される。この吸着・脱着サイクルを繰り返すことで海水およびかん水に含まれるリチウムを濃縮回収することができる。

しかし、マンガン酸リチウムを前駆体とする酸化マンガン系吸着剤は、酸溶液にてリチウムを脱着する際、マンガンイオンも同時に溶出する。このため、繰り返し使用する上で耐久性に問題がある。また、アンチモン酸リチウムを前駆体とする酸化アンチモン系吸着剤は、アンチモンが高い毒性を持つため、実用化に大きな課題がある。

一方、チタン酸リチウム(LiTiO)を前駆体とするチタン酸(HTiO)は、チタンイオンの溶出や毒性の問題もなく、リチウムイオンに対して高い選択性を有し、リチウム吸着剤として優れている(非特許文献2)。

しかし、従来のチタン酸は、酸化マンガン系吸着剤などに比べ、リチウムの吸着容量が低いという欠点を有していた(非特許文献1)。

Field of industrial application

本発明は、チタン酸系リチウム吸着剤の製造方法に関する。詳しくは、リチウムを選択的に回収することができるチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法に関する。

Scope of claims 【請求項1】
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、LiTiO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、TiOからなるTi源、および、LiOHまたはLiOH・HOの少なくとも1種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LiTiO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。

【請求項2】
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550℃以上600℃以下であることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法。

【請求項3】
前記酸処理する工程において使用する酸が、1mmol/L以上10mmol/L以下の濃度の塩酸水溶液であることを特徴とする請求項1または2に記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法

【請求項4】
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1~3のいずれか1項に記載のチタン酸系リチウム吸着剤の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016072219thum.jpg
State of application right 登録
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