研究人員設(shè)計出一種薄膜，能更高效地從水中提取鋰。圖片來源：得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校

任何使用手機、筆記本電腦或電動汽車的人都依賴鋰。這種元素的需求量很大。盡管世界各地的鋰供應(yīng)充足，但獲取和提取鋰仍然是一個具有挑戰(zhàn)性和效率低下的過程。

近日，研究人員開發(fā)出一種從受污染的水中提取鋰的方法。該方法會簡化從鹽水中提取鋰的過程，降低鋰電池的成本，為電動汽車、電子產(chǎn)品和其他各種設(shè)備提供動力。相關(guān)論文小刊登于美國《國家科學(xué)院院刊》。

目前，鋰通常是通過太陽能蒸發(fā)從南美洲的鹽水中獲取，這是一個成本高昂的過程，可能需要數(shù)年時間，并在此過程中失去了大部分鋰。

來自得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校和加州大學(xué)圣塔巴巴拉分校的研究小組設(shè)計了一種薄膜，可以在其他離子（如鈉）上精確分離鋰，顯著提高了鋰離子的收集效率。

除了鹽水，石油和天然氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水也含有鋰，但至今仍未被開發(fā)。研究人員表示，得克薩斯州鷹福特頁巖水力壓裂一周的水就有可能生產(chǎn)出足夠300個電動汽車電池或170萬部智能手機使用的鋰。這個顯示了這種新技術(shù)的巨大機遇，可以極大地增加鋰的供應(yīng)，并降低依賴鋰設(shè)備的成本。

這項發(fā)現(xiàn)的核心是研究人員用冠醚制造的一種新型聚合物膜，冠醚是一種具有特定化學(xué)功能的配體，可以結(jié)合特定的離子。同時，冠醚可以針對水中的特定分子，這是提取鋰的關(guān)鍵。

在大多數(shù)聚合物中，鈉穿過膜的速度比鋰快。然而，在這些新材料中，鋰的移動速度比鈉快，鈉是含鋰鹵水中常見的污染物。通過計算機建模，研究小組發(fā)現(xiàn)了這種情況發(fā)生的原因。鈉離子與冠醚結(jié)合，減慢了冠醚的速度，而鋰離子仍未結(jié)合，這使它們能夠更快地通過聚合物。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2022197118