柔性自攔截干擾助力LIS液態提鋰：太原理工/深圳大學/北京理工《CEJ》

【導讀】

與礦石和鹵水中鋰儲存量相比，海水中儲有2300億噸的鋰資源，是目前全球可開采鋰資源總量的16000倍。實現從海水中簡便、可控和清潔提鋰，人類將獲得幾乎取之不盡用之不竭的鋰資源。盡管錳系鋰離子篩顯示了優異的選擇性，然而，負載型鋰離子篩吸附仍面臨活性位點包埋及高水平競爭離子的不利影響導致的鋰提取速率慢和鋰選擇性低的問題。在充分暴露活性位的前提下，若可以利用載體攔截干擾離子有望進一步提高吸附效率及選擇性。

【成功掠影】?

近日，太原理工大學劉旭光團隊聯合深圳大學邢晨陽及北京理工大學周家東提出了一種利用氫鍵誘導的柔性鋰離子篩基復合膜，膜中纖維素/MXene柔性基底不僅利用氫鍵作用對鋰離子篩(LIS)實現了牢固的限域，在提鋰過程中其豐富的表面官能團還柔性攔截了干擾離子，助力鋰離子篩實現了高效提鋰。該工作的創新之處在于充分利用基底進行柔性攔截干擾，該復合膜展示了較高的提鋰效率及優異的選擇性，該工作以“Self-intercepting Interference of Hydrogen-bond Induced Flexible Hybrid Film to Facilitate Lithium Extraction”為題發表在《Chemical Engineering Journal》上，文章第一作者為太原理工大學材料科學與工程學院王美玲副教授。材料具體制備路線及作用機制如圖1所示，該復合材料的攔截機制如圖2所示。

【數據概覽】

圖1. 柔性膜制備路線圖，各元素表征圖，以及鋰離子篩與纖維素及MXene的相互作用分析圖

圖2基底柔性攔截助力鋰離子篩提鋰示意圖及纖維素與干擾離子結合力分析結果圖，關于MXene的作用分析請參看正文

圖3. (a-c) MXene、MXene/纖維素及HMO@MXene/纖維素的掃描電鏡圖；（d-g）復合膜的透射電鏡圖；（h）復合膜元素Mapping圖

【成果啟示】

該工作是關于海水提鋰的工作的又一新進展。鋰離子篩納米顆粒不易回收往往給實際應用帶來了巨大困擾。此前，劉旭光教授團隊王美玲副教授已經提出可在互穿聚合物水凝膠中引入鋰離子篩，鋰離子篩的引入不僅調整了水凝膠的孔結構，避免了額外造孔劑的引入，還為選擇性提鋰提供了更多活性位(Chemical Engineering Journal, 2022, 445, 136780)。在此基礎上，三個團隊聯合又提出了充分利用基底的柔性攔截作用助力鋰離子篩提鋰，設計制備的復合膜不僅力學性能好，利用氫鍵實現了對鋰離子篩的牢固限域，并借助豐富的表面官能團助力更高效的鋰提取。最新工作鏈接如下：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141403