上科大「国家级青年人才」刘巍团队，最新AFM：太阳能驱动的海水提锂!

第一作者：Xin Chen

通讯作者：刘巍

通讯单位：上海科技大学

刘巍

2004年-2008年，北京师范大学，材料物理，理学学士（导师：程国安教授）；

2008年-2013年，清华大学，材料科学与工程，工学博士（导师：潘伟教授）；

2010年-2011年，东京大学工学院访学（导师：Shu Yamaguchi教授）；

2013年-2017年，斯坦福大学材料系，博士后（合作导师：Yi Cui教授）；

2017年3月-2023年7月，上海科技大学物质科学与技术学院，助理教授；

2023年7月-至今，上海科技大学物质科学与技术学院，副教授。

2017年入选国家级青年人才计划；2021年入选科睿唯安高被引科学家。

担任Journal of Advanced Ceramics、Materials Today Energy、eScience和和Transactions of Tianjin University青年编委。

论文速览

海水提供大量锂源，可支持可再生能源存储系统。然而，目前从海水中提取锂的工艺对于规模化生产来说很复杂。

本研究开发了一种高性能的太阳能驱动直接锂提取毛毡（DEF），其由聚丙烯/聚乙烯芯鞘纤维和Li_1.6Mn_1.6O₄（LMO）粒子组成，能够漂浮在水面上。

与传统方法相比，DEF在太阳能驱动下显示出改进的锂离子吸附速率和容量。毛毡的亲水性促进了水/离子的自发向上运输，避免了浓度极化。即使在户外使用模拟海水（约100公斤）进行测试时，DEF在自然阳光下也表现出高效率。DEF在户外实时蒸发实验中显示出良好的排盐性能，确保了工作的稳定性。

此外，该方法节省了液体储存、液体运输和泵驱动的步骤。这项工作提供了一种简单、高效、低成本的策略，可以在太阳能的帮助下直接从海水中提取锂。

图文导读

图1：传统LIS吸附和太阳能驱动锂提取方法的比较。传统方法使用泵来驱动（酸性/中性/盐水）溶液转移，并需要液体储存系统来储存交替的液体锂。

图2：DEF的制造过程和形态特征，包括制备DEF的示意图、DEF的照片、接触角测量、扫描电子显微镜（SEM）图像。

图3：DEF在模拟阳光下的水蒸发性能，包括毛毡的光吸收性能、水和样品通过水蒸发的质量损失、蒸发系统的蒸发率（ER）、红外（IR）图像和样品在1个太阳照射下漂浮在水面上的温度变化。

图4：DEF在室内的锂提取性能，包括不同光强度下的Li⁺吸附性能和吸附热力学、不同pH值下DEF的吸附容量，以及与其他基于离子交换的锂吸附工作相比的锂吸附速率。

图5：大面积DEF及其在户外工作性能，包括大面积DEF的数字照片、在上海科技大学户外自然阳光下100公斤海水中的锂提取性能、实时蒸发实验的蒸发率（ER）、DEF在白天和夜晚的照片，以及经过实时蒸发实验后的DEF的SEM图像。

总结展望

总结来说，本研究成功展示了一种低成本、不沉没、太阳能驱动的毛毡，用于更高效的室内和室外锂提取。通过选择亲水性PP/PE芯鞘纤维作为基底，并将一定量的LMO粒子锚定在纤维的鞘层上，DEF能够漂浮在海水上。在室内和室外锂提取中，浮动的DEF吸收光并产生热，以增加Li⁺的吸附速率和容量。

与传统方法相比，DEF在减少提取步骤、降低能耗、提高工作效率和大面积制造方面具有明显优势，为室内和室外大面积锂提取提供了一种高效节能的策略。

文献信息

标题：Solar-Driven Lithium Extraction by a Floating Felt

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202316178

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