王双印&易海波Small：电场和纳米限域激发的羧酸盐石墨烯纳米孔的Li+选择性

随着锂离子电池和电动汽车的迅猛发展，锂资源已成为研究热点。盐湖盐水和海水储备了大量锂资源。然而，盐湖盐水中含有各种离子，例如Mg²⁺，K⁺，Ca²⁺和Na⁺，尤其是Mg²⁺具有与Li⁺相似的水化性质和离子半径，从而不可避免地对高Mg²⁺/Li⁺中Li⁺的分离和纯化产生重大影响。

近日，湖南大学王双印教授，易海波教授报道了通过分子动力学模拟研究了电场和离子缔合对羧基功能化石墨烯纳米孔Li⁺选择性的调节。研究发现，在1.0 V nm^-1电场下，亚2 nm羧基石墨烯纳米孔对Li⁺具有良好的选择性。因此，电场诱导的离子缔合可能是影响亚2 nm纳米孔离子选择性的关键因素。

文章要点

1）在1.0 V nm^-1电场作用下，Mg²⁺和Cl²⁺在纳米孔附近的离子缔合作用明显增强。因此在纳米孔附近形成稳定的Mg²⁺和Cl²⁺簇可以抑制Mg²⁺的迁移。而Li⁺与Cl^–的缔合度相对较低，Li⁺团簇更容易解离，从而使Li⁺更容易通过纳米孔。

研究结果揭示了电场激发的离子缔合和石墨烯纳米孔的纳米限域对Mg²⁺/Li⁺分离的影响，从而为纳米孔材料在盐湖盐水中提取Li⁺离子的应用提供了有益的信息。

参考文献

Yingying Li, et al, Li⁺ Selectivity of Carboxylate Graphene Nanopores Inspired by Electric Field and Nanoconfinement, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202006704

https://doi.org/10.1002/smll.202006704