Американские химики создали наноматериал на основе соединений калия, кислорода и ниобия, который избирательно поглощает ионы магния и практически не затрагивает литий. Разработка предназначена для очистки рассолов и другого сырья, используемого при производстве литиевых аккумуляторов. О результатах работы исследователи сообщили в журнале Science Advances.
Новый материал представляет собой полиоксометаллат ниобия — неорганический аналог полимеров. Его структура собрана из микроскопических «кубиков» оксида ниобия, выстроенных в сложный трёхмерный узор с большим количеством пустот. Химики подобрали такие геометрию и электрохимические параметры этих блоков, при которых поверхность активно связывает ионы магния, но практически не взаимодействует с ионами лития.
По данным авторов, созданная «губка» способна за одну минуту извлекать до 99,9% ионов магния, содержащихся в растворе. При этом потери лития остаются минимальными и не превышают примерно 1%. Такой подход решает одну из ключевых проблем при переработке рассолов солёных озёр и других природных источников, где литий и магний по своим свойствам сильно похожи и их сложно разделить стандартными методами.
Для проверки технологии команда Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли во главе с Джеффри Урбаном протестировала сотни комбинаций растворов солей лития и магния с различными соотношениями ионов. Наблюдения показали, что частицы полиоксометаллата в тысячи раз охотнее связывают магний, чем литий, даже в условиях, когда концентрация лития значительно выше.
Разработчики отмечают, что ниобиевый материал можно многократно регенерировать: накопленный магний извлекается, после чего «кубики» оксида ниобия снова используются без заметной потери эффективности. Такой цикл, по их оценке, способен удешевить извлечение лития из водных сред и переработку электронных отходов, одновременно позволяя дополнительно получать магний как ценный побочный продукт, сообщает ТАСС.
Читайте также: