鋰離子電池的發(fā)明和應(yīng)用，讓人類實現(xiàn)無化石能源的社會成為可能。從2021年開始，全球鋰電池市場需求明顯提升。在新能源浪潮下，鋰資源成為最大的需求之一，但目前鋰有效供給不足。開發(fā)陸地鋰資源擁有著局限性，如礦石提鋰，需要消耗很多電能，同時有破壞自然環(huán)境的風(fēng)險，還面臨著資源枯竭的問題。海水中幾乎有著“取之不盡、用之不竭”的鋰資源，因此開發(fā)海水中的鋰資源意義重大。
近期，太原理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉旭光教授團隊制備了一種互穿多孔的鋰離子篩(LIS)納米網(wǎng)絡(luò)水凝膠 (圖1)。該工作的創(chuàng)新之處在于通過調(diào)整識別位點LIS (即λ-MnO2)納米顆粒的摻雜量，不僅原位調(diào)控了納米復(fù)合水凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)（圖2），同時還保證了其韌性和力學(xué)性能 (圖3)。該復(fù)合材料展示出較高的鋰吸附性能，應(yīng)用于模擬海水鋰提取，顯示出較高的循環(huán)穩(wěn)定性。該工作以“Highly Flexible Interconnected Li+ ion-sieve Porous Hydrogels with Self-regulating Nanonetwork Structure for Marine Lithium Recovery”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上，文章第一作者是太原理工大學(xué)2019碩士研究生生孟志翔，指導(dǎo)老師為太原理工大學(xué)劉旭光教授和王美玲副教授，該研究得到了國家自然基金（青年和面上項目）的支持。
圖1. λ-MnO2@IPNG水凝膠的制備路徑
圖3. LIS納米水凝膠的實物圖
該工作是團隊近期關(guān)于海水提取Li+的最新進展之一。鋰離子篩 (LIS) 納米顆粒不易回收往往給實際應(yīng)用帶來了巨大困擾。為此團隊在具有三維 (3D) 分級多孔結(jié)構(gòu)的互穿聚合物水凝膠中引入LIS，LIS的引入不僅調(diào)整了水凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)，避免了額外造孔劑的引入，還為選擇性提取Li+提供了更多的活性位點，應(yīng)用于模擬海水提鋰，在海水環(huán)境下顯示了極好的吸附性能。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136780
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