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.
Сегодня, 07:05
10 минут
Василий Парфенов

Американские исследователи проанализировали данные опросов молодежи в возрасте от 18 до 23 лет с 2007 по 2017 год и обнаружили несколько факторов, коррелирующих с общей тенденцией к снижению популярности случайного секса, то есть нерегулярных половых связей вне постоянных романтических отношений. Среди наиболее заметных — возросшая вовлеченность в компьютерные игры, жизнь под одной крышей с родителями и меньшее употребление алкоголя.

8 часов назад
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

7 часов назад
10 минут
Мария Азарова

Исследование предоставило доказательства более плохого состояния костей тех, кто придерживается веганской диеты. Также исследователи обнаружили комбинацию биомаркеров, связанных с питанием, которые могут способствовать здоровью костной ткани.

2 марта
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

2 марта
5 минут
Сергей Васильев

Моделирование показало, что через миллиард лет атмосфера нашей планеты переживет резкие изменения и потеряет весь свой кислород, отбросив жизнь к древнейшим анаэробным формам.

Сегодня, 07:05
10 минут
Василий Парфенов

Американские исследователи проанализировали данные опросов молодежи в возрасте от 18 до 23 лет с 2007 по 2017 год и обнаружили несколько факторов, коррелирующих с общей тенденцией к снижению популярности случайного секса, то есть нерегулярных половых связей вне постоянных романтических отношений. Среди наиболее заметных — возросшая вовлеченность в компьютерные игры, жизнь под одной крышей с родителями и меньшее употребление алкоголя.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: