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26
2026
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ACS NANO: 通过调控蛭石膜的离子传输能垒实现高选择性锂离子分离
作者：
从盐湖卤水中选择性提取锂面临巨大挑战，主要原因在于传统膜技术难以有效分离 Li⁺ 与 Mg²⁺。受天然矿物离子识别机制的启发，本研究开发了一种基于蛭石的功能化膜，通过铜离子配位海藻酸钠（Cu-SA）调节离子传输能垒，从而突破选择性限制。Cu-SA 的引入发挥双重作用：一方面通过增强层间共价网络稳定膜结构，使层间距波动极小（0.55 Å）；另一方面通过未反应的羧基提升离子选择性。热力学分析表明，由于 Mg²⁺ 需克服更高的 Mg²⁺-COOH 配位键断裂能，其焓变能垒（ΔH）高于 Li⁺。Cu²⁺ 交联形成了更致密有序的通道结构，在增强 Mg²⁺ 空间限制的同时，为 Li⁺ 传输提供了更有利的熵变（ΔS）条件。该膜在单离子体系中实现了 1.02 mol m⁻² h⁻¹ 的 Li⁺ 渗透速率和 34 的 Li⁺/Mg²⁺ 选择性。在 0.8 V cm⁻¹ 外电场下的电渗析系统中，Li⁺ 通量提升至 1.8 mol m⁻² h⁻¹，达到扩散驱动传输的 6 倍。本研究不仅为复杂卤水体系中的锂回收提供了可行路径，也为通过热力学与结构调控设计下一代离子选择性膜提供了新策略。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/fnaVtI4hFQHOP_rmCxWSQg
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