Highly Selective Lithium-Ion Separation by Regulating Ion Transport Energy Barriers of Vermiculite Membranes

渗透 电渗析 选择性 化学工程 材料科学 离子运输机 离子 膜技术 锂(药物) 熵(时间箭头) 共价键 无机化学 工作(物理) 化学 膜转运 焊剂(冶金) 水化能 萃取(化学) 反向电渗析 离子键合 蛭石 盐(化学) 海水淡化
作者
Lina Zhang,Ziqing Huang,Yanzhe Chen,Fangzhou Li,Guanghe Li,Fang Zhang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:20 (1): 1345-1356 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c17718
摘要

Selective extraction of lithium from brines faces significant challenges due to the difficulty of separating Li+ from competing Mg2+ by using conventional membranes. Taking inspiration from natural mineral ion-recognition mechanisms, we developed a vermiculite-based membrane functionalized with copper-coordinated sodium alginate (Cu-SA) to regulate ion transport energy barriers and overcome limitations in selectivity. The incorporation of Cu-SA serves a dual function by reinforcing interlayer covalent networks to stabilize the membrane structure with minimal spacing fluctuation (0.55 Å) and by enhancing ion selectivity through unreacted carboxyl groups. Thermodynamic analysis revealed a higher enthalpic barrier (ΔH) for Mg2+ than for Li+, due to the energy required to break Mg2+–COOH coordination bonds. Cu2+ cross-linking generated a denser and more ordered channel structure, increasing the spatial confinement for Mg2+ while maintaining a more favorable entropy (ΔS) profile for Li+ transport. This design achieved a Li+ permeation rate of 1.02 mol m–2 h–1 and a Li+/Mg2+ selectivity of 34 in single-ion systems. When applied in an electrodialysis system at an external field of 0.8 V cm–1, the Li+ flux increased to 1.8 mol m–2 h–1, six times higher than diffusion-driven transport. This work not only offers a practical route for lithium recovery from complex brines but also provides a general strategy for designing next-generation ion-selective membranes through thermodynamic and structural tuning.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
王爽发布了新的文献求助10
1秒前
初景发布了新的文献求助10
2秒前
耍酷定帮发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
wanci应助好多好多鱼采纳,获得10
3秒前
3秒前
科研通AI6.4应助惜海采纳,获得10
3秒前
zhu完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
5秒前
外向又夏应助动听衬衫采纳,获得10
6秒前
今天要睡觉完成签到,获得积分10
6秒前
脑三问发布了新的文献求助10
7秒前
科研通AI6.2应助悦耳小夏采纳,获得10
7秒前
7秒前
英姑应助dlihcshtor采纳,获得10
8秒前
9秒前
10秒前
shuguang发布了新的文献求助30
10秒前
椰子糖完成签到 ,获得积分10
11秒前
JJ发布了新的文献求助10
12秒前
荣荣完成签到,获得积分10
12秒前
科研通AI6.4应助清风浮云采纳,获得10
13秒前
王爽完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
orixero应助萌dreaming采纳,获得10
16秒前
aajhajkahna举报不是于谦求助涉嫌违规
17秒前
动听衬衫完成签到,获得积分10
18秒前
奔跑应助LI采纳,获得10
18秒前
19秒前
科研通AI6.2应助悦耳小夏采纳,获得10
19秒前
田様应助无奈元珊采纳,获得30
19秒前
刘三萍完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
杨金林完成签到 ,获得积分10
21秒前
领导范儿应助Cx270采纳,获得10
21秒前
cc发布了新的文献求助10
23秒前
爆米花应助卫冉采纳,获得10
24秒前
bkagyin应助奇奇怪怪采纳,获得10
24秒前
FCC发布了新的文献求助10
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
2026人教社中小学心理健康教育读本高中全一册电子版 600
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7666800
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9236234
关于积分的说明 19878641
捐赠科研通 7236000
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3283812
关于科研通互助平台的介绍 2442567
邀请新用户注册赠送积分活动 2285187