近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘巍课题组在盐湖提锂领域取得新进展。研究团队从日常生活中食盐会吸潮结块获得灵感，发展了一种利用湿度控制的物理吸附技术，能够从包括海水和盐湖卤水在内的各种混合盐中高效选择性地提取锂,大幅提升了锂资源的提取效率、可持续性和成本效益。相关成果发表以“Efficient cation separation based on humidity control and adsorption”为题，发表于国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）。
传统的锂提取方法普遍存在能源消耗高、成本投入大、且对环境产生不利影响等问题。如何快速高效、低成本且环保地提取锂离子资源，已成为当前盐湖提锂领域的研究重点。刘巍课题组通过相转换法制备了一种聚丙烯腈-壳聚糖复合球制成的高容量吸附剂，能够通过控制湿度水平选择性吸附碱或碱土金属盐。盐湖中不同的组分在不同的湿度下会处于不同的状态，如LiCl在超过11%的湿度下会发生吸潮，以溶液的形式存在，MgCl2的吸潮阈值是33%、NaCl是75%、KCl则是84%。因此理论上通过控制环境中的湿度，即可实现对目标组分的选择性潮解，同时再通过吸附剂将目标溶液进行选择性吸附，即可实现对目标离子的选择性回收。对于锂的提取，该方法的吸附量高达133.60 mg g-1，将现有的吸附剂和离子筛的吸附容量提升了一个数量级，同时吸附速率为83.64 mg g-1h-1，兼具高选择性与高回收率。该方法在100个循环后仍能保持78%的吸附容量，同时提取1 kg Li仅需0.43 kWh的能量，能耗是目前最节能的电化学方法约50%。采用该技术提取1吨碳酸锂（LCE）的计算成本约为4954美元，相较于商业化的蒸发沉淀法，成本可降低约30%。这一新技术为解决全球锂资源短缺和环境保护的难题提供了创新思路，研究团队计划进一步优化该技术，推动其大规模应用。
图1. 通过调节湿度，利用聚丙烯腈-壳聚糖复合球提取混合盐中的锂。
上海科技大学物质科学与技术学院刘巍课题组2025级博士研究生梁锦江为该论文的独立第一作者，刘巍教授为唯一通讯作者。上海科技大学为第一完成单位。
论文标题：Efficient cation separation based on humidity control and adsorption
沪公网安备 31011502006855号