【导读】

与矿石和卤水中锂储存量相比,海水中储有2300亿吨的锂资源,是目前全球可开采锂资源总量的16000倍。实现从海水中简便、可控和清洁提锂,人类将获得几乎取之不尽用之不竭的锂资源。尽管锰系锂离子筛显示了优异的选择性,然而,负载型锂离子筛吸附仍面临活性位点包埋及高水平竞争离子的不利影响导致的锂提取速率慢和锂选择性低的问题。在充分暴露活性位的前提下,若可以利用载体拦截干扰离子有望进一步提高吸附效率及选择性。

 

【成功掠影】 

近日,太原理工大学刘旭光团队联合深圳大学邢晨阳及北京理工大学周家东提出了一种利用氢键诱导的柔性锂离子筛基复合膜,膜中纤维素/MXene柔性基底不仅利用氢键作用对锂离子筛(LIS)实现了牢固的限域,在提锂过程中其丰富的表面官能团还柔性拦截了干扰离子,助力锂离子筛实现了高效提锂。该工作的创新之处在于充分利用基底进行柔性拦截干扰,该复合膜展示了较高的提锂效率及优异的选择性,该工作以“Self-intercepting Interference of Hydrogen-bond Induced Flexible Hybrid Film to Facilitate Lithium Extraction”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上,文章第一作者为太原理工大学材料科学与工程学院王美玲副教授。材料具体制备路线及作用机制如图1所示,该复合材料的拦截机制如图2所示。

【数据概览】

图1. 柔性膜制备路线图,各元素表征图,以及锂离子筛与纤维素及MXene的相互作用分析图

图2基底柔性拦截助力锂离子筛提锂示意图及纤维素与干扰离子结合力分析结果图,关于MXene的作用分析请参看正文

图3. (a-c) MXene、MXene/纤维素及HMO@MXene/纤维素的扫描电镜图;(d-g)复合膜的透射电镜图;(h)复合膜元素Mapping图

【成果启示】

该工作是关于海水提锂的工作的又一新进展。锂离子筛纳米颗粒不易回收往往给实际应用带来了巨大困扰。此前,刘旭光教授团队王美玲副教授已经提出可在互穿聚合物水凝胶中引入锂离子筛,锂离子筛的引入不仅调整了水凝胶的孔结构,避免了额外造孔剂的引入,还为选择性提锂提供了更多活性位(Chemical Engineering Journal, 2022, 445, 136780)。在此基础上,三个团队联合又提出了充分利用基底的柔性拦截作用助力锂离子筛提锂,设计制备的复合膜不仅力学性能好,利用氢键实现了对锂离子筛的牢固限域,并借助丰富的表面官能团助力更高效的锂提取。最新工作链接如下:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141403