[发明专利]回收电镀污泥中铁制备的锂硫电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了回收电镀污泥中铁制备的锂硫电池正极材料及其制备方法。将电镀污泥经干燥研磨过筛后加入无机酸溶液，搅拌均匀后酸浸反应，离心得到电镀污泥浸出液；将小球藻浓缩液离心得到活性小球藻细胞；将所得活性小球藻细胞加入到电镀污泥浸出液和水的混合溶液中，搅拌混合，然后洗涤干燥得到复合材料前驱体，然后与一定比例的钾系活化剂研磨混合，最后在惰性或者还原气氛下高温煅烧，碳化产物经过水洗去钾盐得到Fesubgt;3/subgt;C@NPC锂硫电池正极材料。本发明的制备方法不但解决了电镀污泥的环境问题，而且利用里活性小球藻细胞的生物吸附重金属离子的能力和独特的形貌制备高值化的锂硫电池正极材料，为实现环境废物的变废为宝提供了可行的思路。

技术领域

本发明属于电镀污泥处理技术领域，具体涉及回收电镀污泥中铁制备的锂硫电池正极材料及其制备方法。

背景技术

电镀污泥是一类危险固体废弃物，其中含有大量有毒有害重金属，如铜、镍、铬、锌、铁、镉等，具有不稳定性，迁移性强，含水量多的特点，若不加以妥善处理而任意堆放，那么其中的重金属会在雨水淋溶作用下沿着污泥—土壤—农作物—人体的路径迁移，不仅污染环境，还会对人体健康造成危害。而且，不同的电镀企业或者电镀工艺都会产生不同的电镀污泥，因此也就需要不同的处理方法。一般来说，电镀污泥可以分为两类：一类是分质污泥，所含重金属元素单一，处理相对简单，更容易回收利用；另一类是混合污泥，所含重金属元素复杂，而且常常含有铬，镉等危险重金属，处理处置难度巨大且不易分离回收。混合污泥中一般都含有大量的铁元素，与其他重金属混杂在一起，增加了污泥分离回收的难度。目前常用的电镀污泥处理技术主要有：稳定化/固化技术，热处理技术，生物浸取法，熔炼技术和焙烧浸取技术，材料化技术等，上述处理技术存在成本过高、存在二次污染风险等不足，因此有必要开发一种新的处理电镀污泥的技术方法。

黄等人采用简易的单锅静电纺丝方法，研制了一种Fe₃C/碳纳米纤维(CNF)悬空薄膜作为锂硫电池的隔膜，该隔膜提供了(i)纳米纤维网内的大量大孔，以促进离子传输和电解质渗透，(ii)含氮官能团，通过强大的原子间引力捕获可溶多硫化物，(iii)由于CNF网的高导电性，电子/离子转移大大增强。但是，Fe₃C/碳纳米纤维(CNF)比表面积仅62m²/g，无法充分发挥Fe₃C对多硫化锂的锚定与催化分解作用，因此，以Fe₃C/碳纳米纤维(CNF)悬空薄膜作为隔膜的锂硫电池，循环100次后，比容量衰减了24％，平均每圈衰减0.24％，循环稳定性远不足以达到锂硫电池的商业化要求，因此，我们需要开发一种具有高比表面积的Fe₃C/碳纳米材料以提高锂硫电池的长循环性能(Huang,Jian-Qiu；Zhang,Biao；Xu,Zheng-Long；Abouali,Sara；Akbari Garakani,Mohammad；Huang,Jiaqiang；Kim,Jang-Kyo.Novelinterlayer made from Fe₃C/carbon nanofiber webs for high performance lithium-sulfur batteries.Journal of Power Sources,285(2015),43-50)。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供回收电镀污泥中铁制备的锂硫电池正极材料及其制备方法，具体为一种回收混合电镀污泥中铁制备锂硫电池正极材料并且将其他重金属包裹在材料中以实现无害化的方法。本发明的方法将电镀污泥中铁高值化利用，不仅为无害化处理混合电镀污泥提供了新的思路，也为制备电化学储能材料提供了新的办法。