Химики сделали наносито для ионов лития — Naked Science
5 минут
Редакция

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.
6 часов назад
47 минут
Александр Березин

В России впервые в мире зарегистрировали вакцину от коронавируса, но, кажется, этому никто не рад. Многие пишут, что так быстро медицинские средства выпускать нельзя, ведь они не успеют пройти все проверки. Другие оценивают это как «масштабный эксперимент на людях». Утверждается, что еще до третьей фазы клинических испытаний «Спутник-V » введут миллионам российских граждан — в ближайший месяц. Сообщают, что у новой вакцины много побочных реакций, а вот защитных антител она якобы дает мало. Каждый из этих тезисов в той или иной степени неверен. Впрочем, это вовсе не значит, что вакцина обязательно работает. Попробуем разобраться, как все обстоит на самом деле.

Позавчера, 20:41
6 минут
Денис Гордеев

Ранее мнение ученых о влиянии этого лекарства на развитие раковых опухолей было совсем другим.

Позавчера, 13:59
6 минут
Мария Кривоченко

Ученые доказали, что введение в организм дозы окситоцина способствует профилактике остеопороза и избавляет от ранних симптомов заболевания. Первые опыты провели на крысах, но эффективность гормона уже планируют проверить на людях.

Позавчера, 11:44
12 минут
Мария Азарова

Президент подчеркнул, что препарат, созданный российскими специалистами, успешно прошел все этапы испытаний и доказал свою эффективность в борьбе с вирусом.

6 часов назад
47 минут
Александр Березин

В России впервые в мире зарегистрировали вакцину от коронавируса, но, кажется, этому никто не рад. Многие пишут, что так быстро медицинские средства выпускать нельзя, ведь они не успеют пройти все проверки. Другие оценивают это как «масштабный эксперимент на людях». Утверждается, что еще до третьей фазы клинических испытаний «Спутник-V » введут миллионам российских граждан — в ближайший месяц. Сообщают, что у новой вакцины много побочных реакций, а вот защитных антител она якобы дает мало. Каждый из этих тезисов в той или иной степени неверен. Впрочем, это вовсе не значит, что вакцина обязательно работает. Попробуем разобраться, как все обстоит на самом деле.

10 августа
9 минут
Мария Азарова

Будут ли в России осенью вновь вводить ограничения по Covid-19? Есть ли люди, перенесшие коронавирус, но организм которых почему-то не выработал антитела? На эти и многие другие вопросы попытался ответить российский ученый-медик Арег Тотолян.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

31 июля
9 минут
Sergei Sobol

Сейчас, когда многие вокруг задумываются, а не попробовать ли что-то новое и не сменить ли профессию, программирование точно одно из тех направлений, к которому стоит присмотреться. Может, вы об этом уже думали?

6 августа
31 минута
Николай Цыгикало

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: