文 献 综 述

1.1 研究背景

随着电子产业化和高新科技的发展，锂资源的需求量与日俱增，如何从锂资源丰富的海水中高效提锂成为广大科研工作者的研究热点。近几年来，锂离子筛主要是锰氧化物离子筛提锂是最热门的方法，但是由于过程中它的锰溶损量大以及Jahn-Teller效应的影响，使得再生、稳定性能大大降低，越来越多的人把目光投向了离子掺杂改性上。其中，稀土元素由于其丰富的储藏量以及特有的物理化学性质，进入了人们的视线。

1.2 LiMn2O4的制备方法

现有的制备LiMn2O4的方法主要有高温固相法，共沉淀法，溶融浸渍法和溶胶凝胶法。高温固相法合成操作简单，易于工业化但是生产效率低；共沉淀法是通过调整溶液的pH值把溶液屮的锰离子和锂离子一起沉淀下来，但会产生副产物KCl；溶融浸渍法是一种较好的同相合成方法，但是操作复杂条件苛刻， 因而不利于工业化生产。所以最常用的就是溶胶凝胶法。

传统溶胶凝胶法技术以金属醇盐作为原料，经过水解，聚合，干燥等过程得到固体的前驱体，最后再经过热处理得到合成的材料。由于采用金属醇盐作为原料，所以该方法成本较高，同时合成周期较长，工艺操作比固相法复杂。因此材料工作者相继开发了许多改进的溶胶-凝胶技术[1]。

改进后的溶胶-凝胶技术是指金属有机或无机化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成为氧化物或其他化合物的方法。这种应用胶体化学原理制备材料的方法与传统烧结、溶融等物理方法不同， 它克服了高温固相反应的缺点，该法突出的优点是：原料各组分可达到原子级的均匀混合，产品化学均匀性好、纯度高，化学计量比可精确控制，热处理温度可显著降低，热处理时间可显著缩短，适于制各纳米级、亚微米级粉体。通过控制溶胶、凝胶工艺参数有可能对材料结构进行精确剪裁。

1.3尖晶石LiMn204的掺杂改性

掺杂可以提高晶格的无序化程度, 增强尖晶石结构的稳定性, 当前研究较多的掺杂元素有锂、铬、钴、镍、铝、铜、铁, S和F等无机元素, 以及稀土元素等[2]。LiMn2O4的掺杂分为阳离子掺杂和阴离子掺杂两类，但我们一般用到的都是阳离子掺杂。掺杂阳离子被认为是减少Mn3 的溶损和抑制Jahn#8212;Teller效应最有效的方法。阳离子掺杂一般掺杂金属离子，例如锂、钴、铬、镍、铜、铁。

1.4稀土掺杂尖晶石锰酸锂