四川大学刘百仓教授团队近期于期刊 Desalination 发表题为“二苯并-14-冠-4醚在废旧锂离子电池萃余液中选择性回收锂的机理研究”的文章。该文章的第一作者为博士生李希凡，通讯作者为刘百仓教授。
「图文摘要」
「研究亮点」
1、研究了DB14C4从锂离子电池萃余液中回收锂。
2、系统进行了液-液萃取实验和DFT计算。
3、从理论上分析了Li+与DB14C4的络合机理。
4、从含有大量钠离子的溶液中选择性提取锂。
5、DB14C4萃取剂在锂萃取过程中表现出优异的稳定性。
「文章简介」
随着电动汽车市场的蓬勃发展，废旧锂离子电池逐渐堆积如山，废旧锂离子电池的高效处理和回收，尤其是针对废旧锂离子电池萃余液（SLR）的末端处理对生态环境和人类健康至关重要。为了从SLR中选择性回收锂（其中锂离子和钠离子的浓度分别高达1000 mg/L和31,200 mg/L），合成了与锂离子具有良好匹配效应的二苯并-14-冠-4醚（DB14C4）作为萃取剂。通过液-液萃取实验，从浓度、温度、有机相/水相（O/A）比、吸附动力学、吸附选择性和可重复使用性等方面评价了DB14C4对锂的萃取性能。结果表明DB14C4表现出快速的吸附动力学，在1 h内达到吸附饱和，并且当DB14C4浓度为0.03 mol/L、O/A比为1:4以及温度为25 ℃时，其达到最高的吸附容量为22.1 mg/g。此外，DB14C4对锂离子表现出优异的选择吸附性能，锂的分配系数达10.2 mL/g以及Li+/Na+分离系数达13.2。而且，通过密度泛函理论（DFT）计算研究了DB14C4对Li+的选择性，包括结构优化、分子轨道分析、电荷转移以及自然键轨道（NBO）分析。结果表明DB14C4会优先与Li+结合，使锂离子置于冠醚环平面的中心位置，并且相较于DB14C4-Na+，DB14C4-Li+络合物具有较高的电荷转移和较大的稳定能。本文为从SLR中回收锂资源提供了一种可行的方法，为电动汽车提供可持续的锂供应，同时为评估锂离子电池的全生命周期提供了一个全新的视角。
图1. DB14C4的合成路径(a)及其FTIR谱图(b)和H-NMR谱图(c)。
图2. 冠醚浓度(a)，温度(b)和O/A比(c)对DB14C4吸附锂性能的影响。
图3. DB14C4对锂的吸附动力学(a)和吸附-脱附循环(b)。
图4. DB14C4的表面静电势及静电势的极大值点（黄色球）和极小值点（青色球）。
图5. DB14C4 (a, d), DB14C4-Li+ (b. e) 和DB14C4-Na+ (c, f) 优化后结构。
图6. DB14C4 (a), DB14C4-Li+ (b), DB14C4-Na+ (c) 的HOMO和LUMO三维图。
图7. DB14C4-Li+ (a, c)和DB14C4-Na+ (b, d) 静电势的等高线图和等值面图。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2025.118581
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