研究人員設計出一種薄膜，能更高效地從水中提取鋰。圖片來(lái)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(dòng)汽車(chē)的人都依賴(lài)鋰。這種元素的需求量很大。盡管世界各地的鋰供應充足，但獲取和提取鋰仍然是一個(gè)具有挑戰性和效率低下的過(guò)程。

近日，研究人員開(kāi)發(fā)出一種從受污染的水中提取鋰的方法。該方法會(huì )簡(jiǎn)化從鹽水中提取鋰的過(guò)程，降低鋰電池的成本，為電動(dòng)汽車(chē)、電子產(chǎn)品和其他各種設備提供動(dòng)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(guò)太陽(yáng)能蒸發(fā)從南美洲的鹽水中獲取，這是一個(gè)成本高昂的過(guò)程，可能需要數年時(shí)間，并在此過(guò)程中失去了大部分鋰。

來(lái)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計了一種薄膜，可以在其他離子（如鈉）上精確分離鋰，顯著(zhù)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(guò)程中產(chǎn)生的廢水也含有鋰，但至今仍未被開(kāi)發(fā)。研究人員表示，得克薩斯州鷹福特頁(yè)巖水力壓裂一周的水就有可能生產(chǎn)出足夠300個(gè)電動(dòng)汽車(chē)電池或170萬(wàn)部智能手機使用的鋰。這個(gè)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，并降低依賴(lài)鋰設備的成本。

這項發(fā)現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，可以結合特定的離子。同時(shí)，冠醚可以針對水中的特定分子，這是提取鋰的關(guān)鍵。

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

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