Химики сделали наносито для ионов лития — Naked Science
03.11.2016
Редакция Naked Science

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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
18 сентября
Илья Ведмеденко

Модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160 снова поднялся в небо. Самолет среди прочего получил обновленную силовую установку.

Вчера, 12:35
Сколтех

Международная научная группа с участием ученых Сколковского института науки и технологий предоставила экспериментальное опровержение общепринятому объяснению низкой энергоэффективности литий-ионных батарей. Исследователи объяснили это явление медленным переносом электронов между атомами кислорода и переходных металлов в кристаллической структуре катода, а не миграцией атомов внутри структуры в процессе заряда/разряда, как считалось ранее.

Позавчера, 12:17
Sergei Sobol

Коронавирусная инфекция за последний год внесла коррективы в привычный образ жизни. И отступать она пока не собирается. О последствиях приходится задумываться не только врачам, но и инженерам и дизайнерам.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

9 сентября
Алиса Гаджиева

Необычный артефакт обнаружили в одном из пунктов сбора вторсырья в Красноярском крае.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: