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上科大「國家級青年人才」劉巍團隊，最新AFM：太陽能驅動的海水提鋰!

第一作者：Xin Chen

通訊作者：劉巍

通訊單位：上海科技大學

劉巍

2004年-2008年，北京師范大學，材料物理，理學學士（導師：程國安教授）；

2008年-2013年，清華大學，材料科學與工程，工學博士（導師：潘偉教授）；

2010年-2011年，東京大學工學院訪學（導師：Shu Yamaguchi教授）；

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

2017年3月-2023年7月，上海科技大學物質科學與技術學院，助理教授；

2023年7月-至今，上海科技大學物質科學與技術學院，副教授。

2017年入選國家級青年人才計劃；2021年入選科睿唯安高被引科學家。

擔任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系統。然而，目前從海水中提取鋰的工藝對于規模化生產來說很復雜。

本研究開發了一種高性能的太陽能驅動直接鋰提取毛氈（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。

與傳統方法相比，DEF在太陽能驅動下顯示出改進的鋰離子吸附速率和容量。毛氈的親水性促進了水/離子的自發向上運輸，避免了濃度極化。即使在戶外使用模擬海水（約100公斤）進行測試時，DEF在自然陽光下也表現出高效率。DEF在戶外實時蒸發實驗中顯示出良好的排鹽性能，確保了工作的穩定性。

此外，該方法節省了液體儲存、液體運輸和泵驅動的步驟。這項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。

圖文導讀

圖1：傳統LIS吸附和太陽能驅動鋰提取方法的比較。傳統方法使用泵來驅動（酸性/中性/鹽水）溶液轉移，并需要液體儲存系統來儲存交替的液體鋰。

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

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

圖4：DEF在室內的鋰提取性能，包括不同光強度下的Li⁺吸附性能和吸附熱力學、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的數字照片、在上海科技大學戶外自然陽光下100公斤海水中的鋰提取性能、實時蒸發實驗的蒸發率（ER）、DEF在白天和夜晚的照片，以及經過實時蒸發實驗后的DEF的SEM圖像。

總結展望

總結來說，本研究成功展示了一種低成本、不沉沒、太陽能驅動的毛氈，用于更高效的室內和室外鋰提取。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。在室內和室外鋰提取中，浮動的DEF吸收光并產生熱，以增加Li⁺的吸附速率和容量。

與傳統方法相比，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勢，為室內和室外大面積鋰提取提供了一種高效節能的策略。

文獻信息

標題：Solar-Driven Lithium Extraction by a Floating Felt

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202316178

原創文章，作者：wang，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/06/08/5f7b56f8ab/

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