基于离子液体开发的高性能基膜用于锂回收

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锂(Li)被认为是21世纪的战略金属，在电动汽车对锂离子电池需求不断增长的推动下，Li在能源行业得到了广泛的应用。根据最近电动汽车库存增长的趋势预测，未来几十年内对Li的需求将增加18到20倍。因此，必须制定更有效的策略，从不同的来源回收Li，以满足其供应。然而，在卤水、废锂离子电池、Li2CO3母液等含锂溶液中存在高浓度的钠(Na)、钾(K)等碱金属离子。因此，探索更有效、高选择性地从碱金属中分离出Li的方法具有重要的意义。

近年来，用于锂回收的技术有膜分离、吸附、电化学、溶剂萃取等。溶剂萃取作为一种从混合碱金属溶液中选择性提取锂的有效方法，越来越受到人们的重视。目前，有效的萃取体系主要基于β-二酮萃取剂，如α-乙酰基-m-十二烷基苯乙酮(LIX54)、噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)、4-苯甲酰-3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮(HPMBP)与三辛基氧化膦联合组成的协同萃取体系。β-二酮萃取剂对碱金属具有良好的选择性，但需要强碱条件或皂化才能有效萃取。为了避免使用强碱，许多研究人员合成了β-二酮基离子液体，其pH范围广，环境友好性强。为了追求更好的萃取效果，人们正在探索设计新型β-二酮基离子液体。此外，离子液体的应用往往受到复杂的分离后回收过程的阻碍。为了解决与溶解损失和再循环相关的问题，一种可行的策略是将离子液体接枝或固定在具有不同功能的底物上。使用这种固定在膜上的离子液体，由于其消耗更少，性能稳定，将更具可持续性和效率。

基于此，来自中国科学院的邢慧芳和杨良嵘团队通过调节β-二酮基ILs的亲疏水性来优化其萃取能力。以甲基三丁基铵([N4441]+)为正离子，去质子化噻吩甲酰三氟丙酮([TTA]-)为阴离子，合成了一种具有高萃取量的新型IL，即[N4441][TTA]。然后将[N4441][TTA]整合到三醋酸纤维素(CTA)中，制备了一种离子液体基膜(NTC)。

本研究合成了一种新型功能化IL [N4441][TTA]，并制备了含有[N4441][TTA]的IL基膜NTC，用于锂的分离。制备的NTC膜具有较高的Li初始通量和选择性，有望应用于高浓度钠、钾盐溶液中锂的提取。

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