Le lithium est un élément à énergie critique qui est devenu une ressource géopolitiquement importante. Cependant, l'approvisionnement en lithium peut ne pas être suffisant pour répondre à une demande sans cesse croissante. Par conséquent, les scientifiques recherchent de nouvelles façons d'extraire les ions lithium.

Les membranes sélectives d'ions ont déjà été largement utilisées pour le traitement de l'eau et le tamisage des ions dans la technologie de l'électrodialyse. Cependant, les membranes conventionnelles présentent un Li faible et inutile ⁺ sélectivité, ce qui les rend insuffisants pour répondre aux exigences de l'industrie.

Des scientifiques chinois ont récemment fait des progrès dans la préparation et l'application d'un matériau bioinspiré capable de réaliser un transport et un tamisage contrôlés des ions, en particulier pour l'extraction lithium-ion. Ce travail, Publié dans Question , a été complété par l'équipe du professeur Wen Liping à l'Institut technique de physique et de chimie de l'Académie chinoise des sciences et l'équipe du professeur Zhang Qianfan de l'Université de Beihang.

Dans cette recherche, les scientifiques ont utilisé des nanofibres, tels que ceux de la soie naturelle et de la polyéthylèneimine, pour décorer des nanofeuilles 2D. Inspiré par la structure biologique de la nature, les nanofeuillets 2D sont auto-assemblés couche par couche pour former une structure empilée semblable à de la nacre. La membrane composite agit comme une hétérojonction ionique avec des charges opposées et des nanocanaux asymétriques.

"Pour être plus détaillé, la membrane composite montre une ténacité plus élevée que les autres matériaux rapportés et les structures de nacre naturelle. La membrane est également capable de contrôler efficacement l'espacement entre les couches et d'obtenir des nanostructures ordonnées stables, " a déclaré le professeur Wen.

La structure typique de brique et de mortier formée de nanofibres et de nanofeuilles présente une utilisation de longue date dans les solutions. Pendant ce temps, les effets de déshydratation confinée et d'exclusion de charge conduisent Li ⁺ à travers des canaux composites rapidement.

Les résultats expérimentaux et théoriques indiquent Li ⁺ montre un excellent taux de perméation qui est bien supérieur à Na ⁺ , K ⁺ , mg ²⁺ et ca ²⁺ en raison de son petit rayon et de sa faible charge.

Par rapport aux mobilités en vrac, Li ⁺ reste fondamentalement cohérent avec la valeur en vrac. En contraste frappant, d'autres ions deviennent moins mobiles que Li ⁺ en masse.

La méthodologie d'utilisation de membranes 2-D sur mesure avec des produits chimiques, géométrique, et les hétérostructures électrostatiques permettent une exploration plus poussée des phénomènes nanofluidiques à l'intérieur des membranes à nanocanaux pour le traitement de l'eau ou la production d'électricité.