科研進(jìn)展
青海鹽湖所在氯化鋰溶液除鈉領(lǐng)域取得新進(jìn)展
鋰工業(yè)的迅猛發(fā)展，加大了對原料氯化鋰的需求，而且這種趨勢越來越明顯。氯化鋰的純度是決定金屬鋰品質(zhì)的重要因素，其中含有的雜質(zhì)氯化鈉，在電解制金屬鋰時(shí)，由于其電解電位低于氯化鋰而優(yōu)先被電解，從而影響金屬鋰的純度。因此，Na成為高純LiCl產(chǎn)品電解制備高純金屬鋰的“心腹之患”，對高純LiCl的品質(zhì)影響最大，在生產(chǎn)高純產(chǎn)品時(shí)，需要在結(jié)晶轉(zhuǎn)化前預(yù)先除去Na或?qū)Τ跫塋iCl產(chǎn)品進(jìn)行二次純化。從氯化鋰中去除氯化鈉是高純氯化鋰制備過程的瓶頸，因而探索和研究能夠去除氯化鋰溶液中雜質(zhì)鈉離子的有效方法，以制備高純氯化鋰，對鋰鹽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
近日，青海鹽湖所膜分離提鋰技術(shù)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)和電化學(xué)分離技術(shù)團(tuán)隊(duì)在Chemical Engineering Journal期刊上發(fā)表題為“Synergy of framework dynamics and crown ether chemistry in covalent organic frameworks for Na+ capture（共價(jià)有機(jī)框架中框架動(dòng)力學(xué)與冠醚化學(xué)的協(xié)同效應(yīng)助力鈉離子捕獲）”的研究進(jìn)展，青海鹽湖所博士生何小祥為論文第一作者，膜分離提鋰技術(shù)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)的朱朝梁副研究員、徐國旺博士和電化學(xué)分離技術(shù)團(tuán)隊(duì)的高丹丹研究員為共同通訊作者。在這項(xiàng)工作中，科研人員開發(fā)了一種新的柔性COFs的合成策略，在水溶液中通邊攪拌單體90分鐘內(nèi)合成了ISL-COF-1和ISL-COF-2，并通過后合成修飾柔性COFs制備了4-溴苯并-15-冠-5功能化的COFs（ISL-COF-1CE/2CE）。表征結(jié)果表明，修飾后的COFs在保持高結(jié)晶度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了15C5的有效固定。其中，ISL-COF-1CE展現(xiàn)出顯著的Na?吸附性能（63.7 mg/g），優(yōu)異的選擇性吸附（Na?：41.4 mg/g vs Li?：5.8 mg/g）和循環(huán)穩(wěn)定性（10次循環(huán)后效率>90%），證明了在Na?吸附方面的卓越性能。動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)分析表明，吸附過程符合偽二階模型和朗格繆爾等溫線，且為吸熱自發(fā)反應(yīng)。DFT計(jì)算揭示冠醚位點(diǎn)為主要結(jié)合位點(diǎn)，其次為三嗪N，而C–NH基團(tuán)作用較弱。實(shí)驗(yàn)分析和理論計(jì)算表明，ISL-COF-1CE在Na?吸附方面的卓越性能源于冠醚配位、柔性框架、靜電相互作用與親水性增強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)。該研究不僅闡明了冠醚-COFs中主-客體的相互作用機(jī)制，還為開發(fā)高效離子分離吸附劑提供了新策略。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171114
審核：葛飛
