Bionisk idé øger ekstraktionen af ​​lithium-ion

Litium er et energikritisk element, der er blevet en geopolitisk vigtig ressource. Imidlertid, udbuddet af lithium er muligvis ikke nok til at imødekomme en konstant stigende efterspørgsel. Som resultat, forskere leder efter nye måder at ekstrahere litiumioner på.

Ionselektive membraner er allerede blevet brugt i vid udstrækning til vandbehandling og ionsigtning i elektrodialyseteknologi. Imidlertid, konventionelle membraner udviser lav og ubrugelig Li ⁺ selektivitet, gør dem utilstrækkelige til at opfylde branchens krav.

Kinesiske forskere har for nylig gjort fremskridt med forberedelse og anvendelse af et bioinspireret materiale, der er i stand til at opnå kontrolleret iontransport og sigtning, især til lithium-ion ekstraktion. Dette arbejde, udgivet i Stof , blev afsluttet af Prof.

I denne forskning, forskere brugte nanofibre, såsom dem fra naturlig silke og polyethylenimin, at dekorere 2-D nanosheets. Inspireret af den biologiske struktur i naturen, 2-D nanosheets er selvsamlede lag for lag for at danne en nacre-lignende stablet struktur. Den sammensatte membran fungerer som en ion-gating heterojunction med modsatte ladninger og asymmetriske nanokanaler.

"For at være mere detaljeret, den sammensatte membran viser højere sejhed end andre rapporterede materialer og naturlige strukturer. Membranen er også i stand til effektivt at kontrollere mellemlagsafstand og opnå stabile ordnede nanostrukturer, "sagde prof. Wen.

Den typiske murstensstruktur dannet af nanofibre og nanosheets udviser en lang tids brug i løsninger. I mellemtiden, den begrænsede dehydrering og ladningsekskluderende virkninger fører Li ⁺ hurtigt gennem sammensatte kanaler.

Eksperimentelle og teoretiske resultater angiver Li ⁺ viser en fremragende gennemtrængningshastighed, der er langt højere end Na ⁺ , K ⁺ , Mg ²⁺ og Ca ²⁺ på grund af sin lille radius og lave opladning.

Sammenlignet med mobiler i bulk, Li ⁺ forbliver stort set i overensstemmelse med bulkværdien. I stærk kontrast, andre ioner bliver mindre mobile end Li ⁺ i løs vægt.

Metoden til brug af skræddersyede 2-D-membraner med kemiske, geometrisk, og elektrostatiske heterostrukturer tillader yderligere udforskning af nanofluidiske fænomener inde i nanokanalmembraner til vandbehandling eller elproduktion.