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

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、電子產品和其他各種設備提供動力。相關論文小刊登于美國《國家科學院院刊》。

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。

來自得克薩斯大學奧斯汀分校和加州大學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，顯著提高了鋰離子的收集效率。

除了鹽水，石油和天然氣生產過程中產生的廢水也含有鋰，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的巨大機遇，可以極大地增加鋰的供應，并降低依賴鋰設備的成本。

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功能的配體，可以結合特定的離子。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聚合物。

相關論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2022197118