Tamizado de iones metálicos utilizando una membrana de nanocanales bioinspirados (Imagen de XIN Weiwen). Crédito:Academia de Ciencias de China
El litio es un elemento de vital importancia para la energía que se ha convertido en un recurso de importancia geopolítica. Sin embargo, Es posible que el suministro de litio no sea suficiente para satisfacer una demanda en constante aumento. Como resultado, Los científicos están buscando nuevas formas de extraer iones de litio.
Las membranas selectivas de iones ya se han utilizado ampliamente para el tratamiento de agua y el tamizado de iones en la tecnología de electrodiálisis. Sin embargo, las membranas convencionales exhiben Li bajo e inútil + selectividad, haciéndolos insuficientes para cumplir con los requisitos de la industria.
Los científicos chinos han avanzado recientemente en la preparación y aplicación de un material bioinspirado que es capaz de lograr un transporte y tamizado de iones controlados. especialmente para la extracción de iones de litio. Este trabajo, publicado en Importar , fue completado por el equipo del Prof. Wen Liping en el Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias y el equipo del Prof. Zhang Qianfan de la Universidad de Beihang.
En esta investigación, los científicos utilizaron nanofibras, como los de seda natural y polietilenimina, para decorar nanohojas 2-D. Inspirado en la estructura biológica de la naturaleza, las nanohojas 2-D se autoensamblan capa por capa para formar una estructura apilada similar al nácar. La membrana compuesta actúa como una heterounión de puerta de iones con cargas opuestas y nanocanales asimétricos.
"Para ser más detallado, la membrana compuesta muestra mayor tenacidad que otros materiales y estructuras de nácar natural reportados. La membrana también puede controlar eficientemente el espaciado entre capas y lograr nanoestructuras ordenadas estables, "dijo el profesor Wen.
La estructura típica de ladrillo y mortero formada por nanofibras y nanoláminas exhibe un uso prolongado en soluciones. Mientras tanto, los efectos de deshidratación confinada y exclusión de carga conducen a Li + a través de canales compuestos rápidamente.
Los resultados experimentales y teóricos indican que Li + muestra una excelente tasa de permeabilidad que es mucho más alta que el Na + , K + , Mg 2+ y Ca 2+ debido a su pequeño radio y baja carga.
En comparación con las movilidades a granel, Li + permanece básicamente consistente con el valor global. En marcado contraste, otros iones se vuelven menos móviles que el Li + al por mayor.
La metodología de utilizar membranas 2-D hechas a medida con químicos, geométrico, y las heteroestructuras electrostáticas permiten una mayor exploración de los fenómenos nanofluídicos dentro de las membranas de nanocanales para el tratamiento del agua o la generación de energía.
