青島能源所研究人員實現(xiàn)高選擇性鋰傳輸

1月9日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱青島能源所）獲悉，該所仿生能源界面技術研究中心與青島大學劉學麗、溫州大學劉楠楠研究團隊合作，在海水提鋰領域取得進展，構筑了埃級尺寸的冠醚柱撐通道，實現(xiàn)高選擇性鋰離子傳輸。該研究成果發(fā)表在《德國應用化學》。

隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰的需求急劇增加。鹽湖提鋰、海水提鋰受到越來越多的關注。從鹽湖或海水中提鋰的材料必須具有極高的選擇性，而這正是當前分離材料領域的重大挑戰(zhàn)。

生物離子通道可以將目標離子與競爭離子高選擇性分離，它們的分離性能仍是人工材料無法企及的?？蒲腥藛T可以從中獲得啟示用于提升人工材料的性能，并應用于能源和環(huán)境領域。

青島能源所研究團隊注意到，生物離子通道實現(xiàn)高選擇性分離的機制是多維度的。這些通道具有埃級尺寸，可以適配目標離子并排斥較大的離子；另外，通道表面豐富的基團與目標離子發(fā)生特異性識別，可以強烈吸引并富集目標離子，這種富集作用顯著增強了目標離子電導。利用以上機制的協(xié)同效應，生物離子通道可以在排斥競爭離子的同時增強目標離子傳輸，從而顯著放大選擇性。

受生物啟發(fā)，研究團隊構筑了埃級尺寸的冠醚柱撐通道，即特定插層的堿式硝酸鋅，將效應集成到材料中，實現(xiàn)了高選擇性鋰離子傳輸。其中，通道的埃級尺寸可以排斥雙價離子，而冠醚對堿金屬離子有特異性識別功能，可以促進鋰的傳輸，阻礙鈉的傳輸，另外，所構筑的通道與鋰離子相互作用強，可以高效富集鋰離子，最高可將鋰離子電導提升多個數(shù)量級。

為了評估材料提鋰的潛力，研究團隊制備了含不同濃度氯化鋰和固定濃度氯化鈉的二元離子混合物，將提鋰裝置置于離子混合物和超純水之間，使離子沿濃度梯度擴散。在鋰離子濃度與海水中相近時，材料可以放大鋰離子電導，有效選擇性高達1422。這些結(jié)果表明離子富集對提高選擇性的重要性。

作者：廖洋,楊緒彤 來源：中國科學報

異丁醛（也稱為2-丁醛，化學式：C4H8O）是一種有機化合物，屬于醛類化合物。以下是異丁醛的一些化學性質(zhì)：

1. 功能團：異丁醛分子中含有一個醛基（─CHO功能團），即碳氧雙鍵和一個氫原子。

2. 溶解性：異丁醛具有一定的溶解性。它可以在水和許多有機溶劑中溶解，如乙醇、醚等。

3. 氧化性：異丁醛易被氧氣氧化成相應的酸。

4. 反應活性：異丁醛是一種活潑的化合物，可以與多種化學物質(zhì)發(fā)生以下反應：

   - 還原反應：可以被還原劑還原為相應的醇。

   - 加成反應：與親核試劑（如氨、氫氯化物）加成反應，形成相應的加成產(chǎn)物。

   - 導入反應：與親電試劑（如酸性條件下的醇或酰氯）反應，發(fā)生導入反應，形成醇或酯。

5. 異構性：異丁醛和正丁醛（1-丁醛）是同分異構體，它們的分子結(jié)構不同。

需要注意的是，異丁醛是一種具有刺激性氣味的液體，在處理和使用時應采取適當?shù)姆雷o措施。同時，由于異丁醛易燃，應避免與火源接觸和存放在易燃物質(zhì)附近。