第8篇正刊！南大朱嘉教授在Science发文开发界面光热盐湖提锂技术

　　与合作者在盐湖锂资源绿色开发领域取得重要突破。该工作通过仿生盐土植物的“选择性吸收-储存-释放”机制，。该技术利用界面光热蒸腾效应，强化纳米通道传质并驱动高精度离子分离，实现了高选择性、低能耗、低碳排放的太阳能盐湖提锂。这一技术有望

　　TOP小编注意到，本论文是南大2024年第8篇Nature/Science正刊论文（通讯作者），本年度的第4篇“一作+通讯”Nature/Science正刊论文。

　　锂作为全球能源转型中的战略性关键金属，广泛应用于电动汽车电池和可再生能源储能系统。盐湖型锂矿是全球锂资源的重要来源，以我国为例，青藏高原拥有及其丰富的盐湖资源蕴藏着巨大的锂矿储量。然而，由于复杂的盐湖化学条件和极高的环境保护要求，至今难以大规模开采利用，成为我国锂矿开采的“卡脖子”难题。因此，发展绿色、环保、可持续的盐湖提锂新技术，是破解这一难题的关键，具有重要的经济社会价值和战略意义。

　　自然界中的许多生命系统，例如盐生植物，具备高效提取特定物质的能力。盐生植物能够利用蒸腾作用，从盐碱环境中选择性吸收盐分和水分，并通过特定器官储存和排出体内多余的盐分。这种“选择性吸收-储存-释放”机制，使盐生植物能够在极端盐碱环境中维持正常的新陈代谢和生长，也为开发高效、可持续的盐湖锂资源提取技术提供了重要的仿生学启示。

　　受此启发，南京大学研究团队成功开发了界面光热盐湖提锂装置（STLES）。其结构和工作原理如图 1 所示，主要包括三部分：（ 1 ）界面光热蒸腾作用在蒸发器纳米通道（图 1C ）内产生超高毛细压强；（ 2 ）该毛细压强传递至离子分离层（图 1E ），驱动锂离子选择性从盐水进入储存层；（ 3 ）通过水循环系统收集储存层（图 1D ）中富集的锂盐，并实现装置再生。

　　研究团队搭建了界面光热盐湖提锂平台（图2A-2C），对其盐湖提锂性能进行了全面评估（图2D-2E），并测试了该装置在盐湖卤水中的提锂效果，结果表明该平台能够高效地从稀释的盐湖卤水中提取锂（图2F）。得益于其可再生能力，装置在528小时的连续运行中表现出了优异的稳定性（图2G），从而展示了其在长期应用中的巨大潜力。

　　此外，界面光热盐湖提锂装置还具有良好的兼容性和可扩展性。 通过优化离子分离层，单级装置的锂选择性提升了 6 倍； 通过多级提锂工艺，锂选择性可提升近 40 倍。 模块化设计赋予该系统良好的扩展能力，锂产量随模块数量线性增长，充分展示了其在大规模应用中的潜力。

　　界面光热盐湖提锂技术充分利用清洁、充沛的太阳能，有效提取盐湖中的关键锂资源。这项关键技术的研发成功有望提供一条解决路径，改变我国锂矿资源大量依赖进口的局面。

　　朱嘉，南京大学能源与资源学院院长、教授，博士生导师。2019年国家杰出青年科学基金获得者，第八届教育部科学技术委员会委员，中国能源学会专家委员会新能源专家组委员，英国皇家化学学会会士，美国光学学会会士。近年来先后获得杜邦青年教授奖(2016)、 饶毓泰基础光学奖优秀奖（2016）、麻省理工技术评论全球青年创新人物奖(2016)、美国光学学会青年科学家奖(2017)、江苏省五四青年奖章（2017）陈嘉庚青年科学家奖（2018）日内瓦国际发明展特别嘉许金奖（2019）、科学探索奖（2020）、江苏省科学技术一等奖（2022）等。

　　2003年毕业于南京大学，获得物理学学士；2007年、2010年分别在美国斯坦福大学获得电子工程学硕士、博士（导师：崔屹），2010年~2013年在加州大学伯克利分校从事博士后研究。

　　在基于微纳结构的光热调控方面开展了深入系统的研究，并取得了重要原创研究成果。在Nature Photonics, Nature Nanotechnology, Nature Materials, Joule, Science Advances, PNAS, Nano Letters，Advanced Materials 等国际高影响力学术期刊发表论文70余篇，他引超过5000次，申请国际、国家专利6项。部分研究成果被科学、自然、麻省理工科技评论、新华社、人民网、科技日报等国际、国内媒体广泛报道，产生广泛的影响，受邀在政府，国际会议及世界着名学府做过40多场特邀专题报告，同时是30多个国际学术期刊的特约审稿人。