材料科学与工程学院王美玲教授科研团队在《ACS NANO》发表海水提锂研究重要成果

近期，我校材料科学与工程学院王美玲教授科研团队在海水提锂领域取得重要研究进展，研究成果以"Low-Tortuosity Adsorption Networks Triggered by Micelle-Enhanced Swelling Enable Efficient Lithium Extraction from Seawater"（胶束增强溶胀触发低迂曲度吸附网络，实现高效海水提锂）为题，发表在国际顶级学术期刊《ACS NANO》（影响因子17.3，中科院一区 TOP）。Kaiyun官方网站登录入口为论文第一单位，2025级博士研究生李晨阳为第一作者，中国科学院化学所崔洁为共同第一作者，Kaiyun官方网站登录入口王美玲教授和昆明理工大学李坦教授为论文通讯作者。

锂是电动汽车、消费电子和规模化储能的重要战略金属。海水约含2300亿吨锂，资源总量远高于陆地矿床，但Li⁺浓度仅约0.17 mg L^-1，并伴随高浓度Na⁺、Mg²⁺等竞争离子。氢锰氧化物等锂离子筛具有较高选择性，却存在粉体流失和固液分离困难；将其固定于水凝胶可改善成型与位点暴露，但吸附时水分渗入缓慢、孔道扩张滞后，Li⁺仍需穿越高度迂曲的网络。如何让水凝胶在吸附过程中主动“开路”，同步加快溶胀、离子扩散和活性位点暴露，是本研究聚焦的关键科学问题。研究团队以不含阴离子表面活性剂的锂离子筛基水凝胶为对照，构建了含阴离子表面活性剂胶束的锂离子筛复合水凝胶。研究从分子、孔道和宏观性能三个层面展开。借助分子动力学与密度泛函理论分析胶束、水和聚合物网络的相互作用；通过低场核磁、三维核磁成像、扫描电镜及力学测试追踪了水状态和孔结构演变；利用脉冲场梯度核磁共振（PFG-NMR）定量测定扩散与迂曲度，并系统评价了吸附容量、动力学、光热协同、天然海水选择性、放大、循环稳定性及材料普适性。

该研究提出了一种简便、可扩展的胶束诱导加速溶胀策略，并将“吸附网络迂曲度”确立为锂离子筛水凝胶的重要设计参数。阴离子胶束通过调控聚合物链段、水状态和颗粒分散，使吸附、溶胀、孔道连通和活性位点暴露相互促进，最终实现接近理论上限的容量、更快的吸附动力学以及天然海水中的高选择性稳定提锂。PFG-NMR与分子动力学从实验和理论角度证实了低迂曲度通道的形成。该策略还可扩展至多种表面活性剂和锂离子筛，并展现光热提锂、界面蒸发、循环稳定和低成本潜力，为海水中锂及其它战略金属的可持续回收提供了新的动态网络设计思路。

该研究得到了昆明理工大学李坦教授在理论计算方面的支持。得到了国家自然科学基金、山西省科技合作重点专项、回国科教创新重点支持项目与山西省科技创新人才青年团队项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.6c09936