含氟超分子纳米容器嵌入式聚合物网络用于锂的高效靶向回收

锂被誉为“白色石油”，是支撑世界各国新能源发展的战略性资源。因此，锂资源的高效提取与回收已成为热点前沿。现有从溶液中回收锂的技术普遍存在回收率低、选择性差、污染环境和成本高昂等问题，锂的高效回收仍面临巨大挑战。因此，研发兼具“高吸附量”和“强选择性”Li⁺靶向吸附材料，具有重要的理论与应用价值。

近日，安徽农业大学杨光教授与井冈山大学罗旭彪教授合作，将具有特异性识别的Li-F相互作用引入高分子网络中，构建了含氟超分子纳米容器交联聚合物网络（FCH）吸附材料，实现了含锂废水中锂的高效靶向回收。

图1. 聚合物网络靶向提锂示意图以及吸附和选择性曲线

实验结果显示，FCH对Li⁺的最大吸附容量可达122 mg/g；其他共存干扰金属离子（Na⁺、K⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Fe²⁺等）存在时，FCH可高选择性吸附Li⁺。同时，作者等模拟工业废金属资源中实际吸附回收装置，构建了一种人工模拟装置，以不同来源的复杂实际含锂废水为处理对象，评价了实际水质背景下FCH回收Li⁺的可行性。此外，由于共价和非共价双中作用力的引入，FCH被赋予了良好的机械强度和可形变性，提高了FCH在实际复杂的含锂废水环境中的稳定性和循环利用能力。借助一系列实验表征和理论计算等技术，初步阐明了FCH对Li⁺的吸附机理主要是通过氟与Li⁺结合。

图2.（a）固定床装置示意图；(b)和（c）FCH与商业化锂吸附剂在实际废水中的提锂效果比较；(d)FCH在固定床中的循环利用

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者杨利明博士，安徽农业大学杨光和井冈山大学罗旭彪教授为共同通讯作者。

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Fluorine-Rich Supramolecular Nano-Container Crosslinked Hydrogel for Lithium Extraction with Super-High Capacity and Extreme Selectivity

Liming Yang, Yunyun Tu, Hongyu Li, Wanli Zhan, Huiqin Hu, Yun Wei, Changli Chen, Ketao Liu, Penghui Shao, Min Li, Guang Yang, Xubiao Luo

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202308702

研究团队简介

罗旭彪，博士，教授，国家杰出青年科学基金获得者，入选万人计划科技创新领军人才、国家百千万人才工程等计划，2021、2022年入选全球高被引学者，重金属污染控制与资源化国家地方联合工程研究中心与江西省重点实验室副主任，固废资源化专业委员会第一届委员会副主任，担任Environment Functional Materials副主编、Chinese Chemical Letters、《环境工程》等杂志编委。主持完成国家重点研发项目、江西省重大研发专项、国家自然科学基金等20余项，近5年在Nature Communications、Environmental Science & Technology等杂志上发表SCI论文152篇，第一作者/通讯作者90篇，高被引论文19篇，SCI被引10587次，H指数61；出版中英专著4部，受Elsevier出版社邀请主编英文专著1部；授权发明专利47项（美国发明专利1项），软件著作权1项；相关成果获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、江西省技术发明一等奖、中国有色金属工业科学技术一等奖、环境保护科学技术一等奖等10项奖励。