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Accès ouvert déclaré 2025 article

A rationally designed scalable thin film nanocomposite cation exchange membrane for precise lithium extraction

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Résumé fourni par la source

Precise separation of ions of the same polarity and similar valence and size remains a critical need in resource recovery from waste streams. Here, we report the rational design and scalable fabrication of a thin film nanocomposite (TFN) cation exchange membrane to achieve precise selectivity for lithium over competing cations. The precise selectivity is realized by an ultrathin polyamide (PA) layer incorporated with amine functionalized β-monoclinic lithium titanium oxide (N-LTO) nanoparticles using a scalable interfacial polymerization process that allows high N-LTO loading while minimizing interfacial defects. The TFN membrane demonstrates superior Li+ permeability, with Li+/Ca2+ and Li+/Na+ selectivity reaching 173.90 and 13.58, respectively. The Li+/Na+ selectivity is attributed to the Li+-exclusive transport pathway in the layered structure of the N-LTO, while size exclusion by the highly cross-linked N-LTO-PA also contrubutes to the Li+/Ca2+ selectivity. Molecular dynamics simulation shows that the electrical field drives Li+ dehydration and accelerates the migration of the dehydrated Li+ while Na+ is blocked due to its larger size than the Li+ cavity. The high Li+ selectivity and permeability enable energy-efficient, precise, and chemical-free lithium extraction using the electrodialysis process. The TFN membrane architecture also allows simple and scalable fabrication of a multi-functional polymer-inorganic nanocomposite membrane. Precise separation of ions with similar valence and size is critical. Here, authors designed a selective membrane that precisely extract Li+ from Na+ and Ca2+ interferences. The high selectivity and permeability enable energy-efficient, precise, and chemical-free lithium extraction using the electrodialysis process.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
A rationally designed scalable thin film nanocomposite cation exchange membrane for precise lithium extraction
Date Crossref
29/09/2025
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

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Sujets associés

Extraction and Separation ProcessesAdvancements in Battery MaterialsMembrane-based Ion Separation Techniques

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