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上科大「國家級(jí)青年人才」劉巍團(tuán)隊(duì)，最新AFM：太陽能驅(qū)動(dòng)的海水提鋰!

第一作者：Xin Chen

通訊作者：劉巍

通訊單位：上?？萍即髮W(xué)

劉巍

2004年-2008年，北京師范大學(xué)，材料物理，理學(xué)學(xué)士（導(dǎo)師：程國安教授）；

2008年-2013年，清華大學(xué)，材料科學(xué)與工程，工學(xué)博士（導(dǎo)師：潘偉教授）；

2010年-2011年，東京大學(xué)工學(xué)院訪學(xué)（導(dǎo)師：Shu Yamaguchi教授）；

2013年-2017年，斯坦福大學(xué)材料系，博士后（合作導(dǎo)師：Yi Cui教授）；

2017年3月-2023年7月，上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，助理教授；

2023年7月-至今，上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，副教授。

2017年入選國家級(jí)青年人才計(jì)劃；2021年入選科睿唯安高被引科學(xué)家。

擔(dān)任Journal of Advanced Ceramics、Materials Today Energy、eScience和和Transactions of Tianjin University青年編委。

論文速覽

海水提供大量鋰源，可支持可再生能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。然而，目前從海水中提取鋰的工藝對(duì)于規(guī)?；a(chǎn)來說很復(fù)雜。

本研究開發(fā)了一種高性能的太陽能驅(qū)動(dòng)直接鋰提取毛氈（DEF），其由聚丙烯/聚乙烯芯鞘纖維和Li_1.6Mn_1.6O₄（LMO）粒子組成，能夠漂浮在水面上。

與傳統(tǒng)方法相比，DEF在太陽能驅(qū)動(dòng)下顯示出改進(jìn)的鋰離子吸附速率和容量。毛氈的親水性促進(jìn)了水/離子的自發(fā)向上運(yùn)輸，避免了濃度極化。即使在戶外使用模擬海水（約100公斤）進(jìn)行測(cè)試時(shí)，DEF在自然陽光下也表現(xiàn)出高效率。DEF在戶外實(shí)時(shí)蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)中顯示出良好的排鹽性能，確保了工作的穩(wěn)定性。

此外，該方法節(jié)省了液體儲(chǔ)存、液體運(yùn)輸和泵驅(qū)動(dòng)的步驟。這項(xiàng)工作提供了一種簡單、高效、低成本的策略，可以在太陽能的幫助下直接從海水中提取鋰。

圖文導(dǎo)讀

圖1：傳統(tǒng)LIS吸附和太陽能驅(qū)動(dòng)鋰提取方法的比較。傳統(tǒng)方法使用泵來驅(qū)動(dòng)（酸性/中性/鹽水）溶液轉(zhuǎn)移，并需要液體儲(chǔ)存系統(tǒng)來儲(chǔ)存交替的液體鋰。

圖2：DEF的制造過程和形態(tài)特征，包括制備DEF的示意圖、DEF的照片、接觸角測(cè)量、掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。

圖3：DEF在模擬陽光下的水蒸發(fā)性能，包括毛氈的光吸收性能、水和樣品通過水蒸發(fā)的質(zhì)量損失、蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)率（ER）、紅外（IR）圖像和樣品在1個(gè)太陽照射下漂浮在水面上的溫度變化。

圖4：DEF在室內(nèi)的鋰提取性能，包括不同光強(qiáng)度下的Li⁺吸附性能和吸附熱力學(xué)、不同pH值下DEF的吸附容量，以及與其他基于離子交換的鋰吸附工作相比的鋰吸附速率。

圖5：大面積DEF及其在戶外工作性能，包括大面積DEF的數(shù)字照片、在上?？萍即髮W(xué)戶外自然陽光下100公斤海水中的鋰提取性能、實(shí)時(shí)蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)的蒸發(fā)率（ER）、DEF在白天和夜晚的照片，以及經(jīng)過實(shí)時(shí)蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)后的DEF的SEM圖像。

總結(jié)展望

總結(jié)來說，本研究成功展示了一種低成本、不沉沒、太陽能驅(qū)動(dòng)的毛氈，用于更高效的室內(nèi)和室外鋰提取。通過選擇親水性PP/PE芯鞘纖維作為基底，并將一定量的LMO粒子錨定在纖維的鞘層上，DEF能夠漂浮在海水上。在室內(nèi)和室外鋰提取中，浮動(dòng)的DEF吸收光并產(chǎn)生熱，以增加Li⁺的吸附速率和容量。

與傳統(tǒng)方法相比，DEF在減少提取步驟、降低能耗、提高工作效率和大面積制造方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，為室內(nèi)和室外大面積鋰提取提供了一種高效節(jié)能的策略。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Solar-Driven Lithium Extraction by a Floating Felt

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202316178

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/08/5f7b56f8ab/

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