Создана "губка", позволяющая очищать от магния сырье для производства лития

МОСКВА, 5 декабря. /ТАСС/. Американские химики разработали наноматериал на базе соединения калия, кислорода и ниобия, который способен очень избирательным образом поглощать ионы магния и игнорировать ионы лития, присутствующие в растворе. Эта разработка удешевит и облегчит очистку сырья для производства литиевых аккумуляторов, пишут исследователи в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

"Литий крайне сложно извлекать из воды соленых озер и других природных сред из-за того, что его ионы очень похожи по физико-химическим свойствам на магний, широко распространенный в окружающей среде. Мы создали губку на базе соединения ниобия, которая позволяет получать сверхчистое сырье для производства лития путем сверхбыстрого поглощения ионов магния из рассола", - пишут исследователи.

Данная технология была разработана группой американских химиков под руководством главы отдела неорганических наноструктур Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (LBNL) Джеффри Урбана. В ее основе лежит созданный учеными полиоксометаллат ниобия - неорганический аналог полимеров, состоящий из микроскопических "кубиков" оксида ниобия, уложенных в сложный узор с множеством пустот.

Ученым удалось подобрать такую структуру и электрохимические свойства этого набора "кубиков", при которых с их поверхностью активно взаимодействуют ионы магния, имеющие двойной положительный заряд, но не похожие на них по размерам и свойствам ионы лития, обладающие двойным положительным зарядом. Это позволяет "губке" из этого материала очень быстро, буквально за минуту, впитать 99,9% ионов магния, присутствующих в растворе.

Для проверки работы этого материала химики подготовили сотни различных комбинаций растворов солей магния и лития, в которых доли этих ионов отличались в несколько сотен раз. Последующие наблюдения показали, что частицы полиоксометаллата ниобия в тысячи раз более активно соединялись с ионами магния даже в самых невыгодных для этого условиях, а в более благоприятных случаях этот показатель превышал пять тыс. раз.

В результате этого обработка "рассола" из озер или перерабатываемой электроники приводит к потере менее 1% лития и извлечению 99,91% магния, который также является ценным ресурсом. В дополнение к этому, "кубики" из оксида ниобия можно многократно очищать от накопившегося в них магния и повторно использовать без снижения эффективности их работы, что позволит значительно удешевить переработку электроники и извлечение лития из водных сред, подытожили Урбан и его коллеги.