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由于锂电池市场的爆炸式增长，从储量中提取和回收锂对能源的可持续发展起着至关重要的作用。然而，提取和回收的低效率严重威胁着锂供应的可持续性。
近日，南昌航空大学罗旭彪教授制备了一种新型机械坚固的富氟水凝胶，其显示出从含锂溶液中高效提取锂离子的能力。具体而言，这种水凝胶是通过含氟单体、丙烯酸和少量化学交联剂的超分子纳米片的简单一锅聚合反应而制成的。这种水凝胶具有出色的锂吸附能力（Qm Li + = 122.3 mg g -1），并且可以重复使用。此外，它还能从多种共存金属离子中提取锂离子。值得注意的是，其在实际废水中Li +/Na +的分离系数达到了惊人的153.72。详细的表征和计算表明，Li-F的特定配位对显著的回收能力和对Li +的选择性都起着关键作用。此外，作者还构建了一个人工装置，其显示出在各种复杂的实际含锂废水中提取锂的高效率。这项工作为从复杂的含锂溶液中高效提取和回收锂资源提供了一条新的可行途径。
文章要点：
1. 这项工作通过将超分子自组装和共价聚合耦合在一起，开发了一种新型的含氟水凝胶（FCH）吸附剂，用于从水环境中高效、选择性地捕获锂离子。这种可变形且坚固的吸附剂是通过两亲氟单体、丙烯酸和少量化学交联剂的超分子纳米片的简单一锅聚合反应而制备的。
2. FCH表现出前所未有的超高容量（Qm Li +=122.3 mg g -1）和超强选择性（如锂/钠选择性分离系数高达153.72），这主要归功于特定的Li-F相互作用。这种出色的锂离子吸附能力和选择性是目前已报道的吸附剂中性能最好的，表明它具有作为理想吸附剂的巨大潜力。
3. 该水凝胶还具有出色的稳定性和高重复利用率，几乎可以重复使用至少 8 次，而不会明显影响锂的吸附能力。此外，在复杂的实际含锂废水中，连续处理 110 个床层体积（BV）的实际废水后，该FCH吸附剂的锂吸附能力可达53.04 mg g -1，远远优于商业吸附剂。
4. 这项工作在实际废水中还进一步证明了该水凝胶对锂的精确选择性，其对实际含锂废水中通常大量存在的钠离子和镍离子几乎没有吸附作用。这种高效、大规模的FCH材料将成为从实际废水中回收锂的一种前景广阔的吸附剂。
图1 制备FCH及其锂提取示意图
图2 FCH的吸附性能
图3 高选择性和吸附机制
图4 连续流固定床吸附实验
原文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202308702
来源：高分子科学前沿
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