锂离子电池的发明和应用，让人类实现无化石能源的社会成为可能。从2021年开始，全球锂电池市场需求明显提升。在新能源浪潮下，锂资源成为最大的需求之一，但目前锂有效供给不足。开发陆地锂资源拥有着局限性，如矿石提锂，需要消耗很多电能，同时有破坏自然环境的风险，还面临着资源枯竭的问题。海水中几乎有着“取之不尽、用之不竭”的锂资源，因此开发海水中的锂资源意义重大。

                                             

文章摘要图

近期，我院刘旭光教授团队制备了一种互穿多孔的锂离子筛(LIS)纳米网络水凝胶 (图1)。该工作的创新之处在于通过调整识别位点LIS (即λ-MnO₂)纳米颗粒的掺杂量，不仅原位调控了纳米复合水凝胶的孔隙结构（图2），同时还保证了复合水凝胶的韧性和力学性能 (图3)。该复合材料展示出较高的锂吸附性能，应用于模拟海水锂提取，显示出较高的循环和结构稳定性，作者对此进行了详细表征及分析。该工作以“Highly Flexible Interconnected Li⁺ ion-sieve Porous Hydrogels with Self-regulating Nanonetwork Structure for Marine Lithium Recovery”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上，文章第一作者是太原理工大学2019硕士研究生生孟志翔，课题组的王美玲副教授和团队刘旭光教授为文章的共同通讯作者，该研究得到了国家自然基金（青年和面上项目）的支持。

图1. λ-MnO₂@IPNG水凝胶的制备路径

图3. LIS纳米水凝胶的实物图

图4. LIS (λ-MnO₂)纳米颗粒和含25wt.% λ-MnO₂的杂化水凝胶的结构特性。a，λ-MnO₂的SEM图像；b，TEM图像和插图为λ-MnO₂对应的粒径分布曲线；c，λ-MnO₂的HRTEM图像（插图为快速傅里叶变换 (FFT) 图像）；d，脱水的λ-MnO₂@IPNG水凝胶的横截面扫描电镜图像；e，对应的TEM图像；f，脱水的λ-MnO₂@IPNG水凝胶的HRTEM图像；g，λ-MnO₂@IPNG水凝胶的STEM图像及其相应的EDS映射图；h，脱水的λ-MnO₂@IPNG水凝胶的表面扫描电镜图像；i，LiMn₂O₄ (I)、λ-MnO₂ (II)、λ-MnO₂@IPNG (III) 和纯IPNG水凝胶 (IV) 的XRD图谱。

该工作是团队近期关于海水提取Li⁺的最新进展之一。锂离子筛 (LIS) 纳米颗粒不易回收往往给实际应用带来了巨大困扰。为此团队在具有三维 (3D) 分级多孔结构的互穿聚合物水凝胶中引入LIS，LIS的引入不仅调整了水凝胶的孔隙结构，避免了额外造孔剂的引入，还为选择性提取Li⁺提供了更多的活性位点，应用于模拟海水提锂，在海水环境下显示了极好的吸附性能。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136780

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