南大朱嘉教授团队在Science发文，开发界面光热盐湖提锂技术
南大朱嘉教授团队在Science发文，开发界面光热盐湖提锂技术
南京大学朱嘉教授团队在盐湖锂资源绿色开发领域取得重要突破，成功开发界面光热盐湖提锂技术。该技术利用界面光热蒸腾效应，实现了高选择性、低能耗、低碳排放的太阳能盐湖提锂，有望推动我国青藏盐湖锂资源的绿色开发，减少对进口锂矿的依赖，保障战略性关键金属锂的安全供给。
7月26日，南京大学朱嘉教授与加州大学米宝霞教授为共同通讯作者在全球顶级学术期刊《Science》发表题为“Solar transpiration-powered lithium extraction and storage”研究论文。南京大学特任副研究员宋琰与博士研究生方诗琦为论文的共同第一作者。南京大学为论文的第一完成单位。
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。
朱嘉简介
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，国际会议及世界著名学府做过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。