Химики сделали наносито для ионов лития - Naked ScienceNaked Science
03.11.2016, 08:09
5 минут
Naked Science
12

Химики сделали наносито для ионов лития

Американо-китайская группа ученых разработала композитную мембрану для выделения ионов лития из рассолов озер. Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie.

untitled-1

Литий — самый неактивный щелочной металл. Поскольку он широко доступен и почти не вступает в реакцию с воздухом, из лития изготавливают аноды для химических источников тока (например, литий-ионных аккумуляторов). В естественной среде элемент встречается в горных породах и даже чаще (в 60 процентах случаев) — в рассолах сильносоленых озер. При этом его ионы трудно добывать изолированно: в озерах литий сосуществует с химически сходными ионами магния, натрия и калия. Сейчас получение металлического лития — сложный и многоступенчатый процесс.

 

Ученые из Чжэцзянского университета и Техасского университета в Сан-Антонио предложили упростить процедуру с помощью молекулярного сита. Для его изготовления авторы покрывали твердую пленку из гидроксида меди отрицательно заряженным полимером (полистиролсульфанат, PSS) и удерживали при комнатной температуре. Затем материал обрабатывался тримезиновой кислотой, что приводило к образованию металлоорганической аппликационной формы, или решетки, — HKUST-1. Молекулы PSS при этом кристаллизовались и приобретали высокоселективную проводимость ионов лития.

 

Этапы создания мембраны. / © Yi Guo, Angewandte Chemie, 2016

 

Толщина мембраны (она получила название PSS@HKUST-1) составила 8 нанометров. Испытания показали, что ее проводимость различается в зависимости от концентрации полимера (от 0,07 до 40 процентов). Максимальным уровень был при содержании PSS в размере 6,7 процента — он превысил уровень самостоятельной проводимости HKUST-1 в пять раз. Удельная поверхность нового материала по методу БЭТ при этом сократилась с 1370 квадратных метров на грамм в минуту до 1213 квадратных метров на грамм в минуту, размер пор — с 0,67 до 0,62 нанометра.

 

Композитная мембрана в растровый электронный микроскоп. / ©  Yi Guo, Angewandte Chemie, 2016

 

Кроме того, проводимость мембраны (при подаче энергии всего в 21 электронвольт) подчинялась уравнению Аррениуса и зависела от температуры среды. Так, она значительно увеличивалась при нагревании до 70 градусов Цельсия. Материал проводил ионов лития вдвое больше, чем ионов натрия и калия, и в четыре раза больше, чем ионов магния, а разделение бинарных соединений происходило со скоростью 6,75 моль на квадратный метр в час. Сшивание HKUST-1 с полимером также увеличило стабильность материала при помещении в воду.

 

По мнению авторов, технологию следует адаптировать под другие задачи, связанные с сепарацией элементов с помощью полимера. В самой PSS@HKUST-1-6,7 ученые видят перспективный материал для более эффективного сбора иона лития.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

Вчера, 16:45
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые обнаружили, что один из нейропсинов — светочувствительных пигментов — может изменять циркадные ритмы крыс, синхронизируя их с циклом дня и ночи.

16 октября
5 минут
Сергей Васильев

Аномальное вращение газа в активном центре далекой галактики подсказывает решение загадки раннего рождения сверхмассивных черных дыр.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

Вчера, 13:42
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

Вчера, 13:42
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.