近日，上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉巍課題組在鹽湖提鋰領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)從日常生活中食鹽會(huì)吸潮結(jié)塊獲得靈感，發(fā)展了一種利用濕度控制的物理吸附技術(shù)，能夠從包括海水和鹽湖鹵水在內(nèi)的各種混合鹽中高效選擇性地提取鋰,大幅提升了鋰資源的提取效率、可持續(xù)性和成本效益。相關(guān)成果發(fā)表以“Ef?cient cation separation based on humidity control and adsorption”為題，發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》（Nature Communications）。

傳統(tǒng)的鋰提取方法普遍存在能源消耗高、成本投入大、且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響等問(wèn)題。如何快速高效、低成本且環(huán)保地提取鋰離子資源，已成為當(dāng)前鹽湖提鋰領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。劉巍課題組通過(guò)相轉(zhuǎn)換法制備了一種聚丙烯腈-殼聚糖復(fù)合球制成的高容量吸附劑，能夠通過(guò)控制濕度水平選擇性吸附堿或堿土金屬鹽。鹽湖中不同的組分在不同的濕度下會(huì)處于不同的狀態(tài)，如LiCl在超過(guò)11%的濕度下會(huì)發(fā)生吸潮，以溶液的形式存在，MgCl₂的吸潮閾值是33%、NaCl是75%、KCl則是84%。因此理論上通過(guò)控制環(huán)境中的濕度，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)組分的選擇性潮解，同時(shí)再通過(guò)吸附劑將目標(biāo)溶液進(jìn)行選擇性吸附，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)離子的選擇性回收。對(duì)于鋰的提取，該方法的吸附量高達(dá)133.60 mg g^-1，將現(xiàn)有的吸附劑和離子篩的吸附容量提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)吸附速率為83.64 mg g^-1h^-1，兼具高選擇性與高回收率。該方法在100個(gè)循環(huán)后仍能保持78%的吸附容量，同時(shí)提取1 kg Li僅需0.43 kWh的能量，能耗是目前最節(jié)能的電化學(xué)方法約50%。采用該技術(shù)提取1噸碳酸鋰（LCE）的計(jì)算成本約為4954美元，相較于商業(yè)化的蒸發(fā)沉淀法，成本可降低約30%。這一新技術(shù)為解決全球鋰資源短缺和環(huán)境保護(hù)的難題提供了創(chuàng)新思路，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化該技術(shù)，推動(dòng)其大規(guī)模應(yīng)用。

圖1. 通過(guò)調(diào)節(jié)濕度，利用聚丙烯腈-殼聚糖復(fù)合球提取混合鹽中的鋰。

上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉巍課題組2025級(jí)博士研究生梁錦江為該論文的獨(dú)立第一作者，劉巍教授為唯一通訊作者。上海科技大學(xué)為第一完成單位。

論文標(biāo)題：Ef?cient cation separation based on humidity control and adsorption

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65607-0