利用基于π电子供体的离子液体提高锂的提取效率：分子热力学与动态机理研究

《AIChE Journal?AIChE》：Enhancing lithium extraction with π-electron donor-based ionic liquids: Molecular thermodynamics and dynamic insights

本研究提出了一种基于π电子供体离子液体（IL）的新型锂离子提取策略。实验筛选出[A2MIM][Tf2N]与三异丁基膦酸酯的二元体系，单级提取效率达95.87%，Li+/Mg2+选择性比817.15。通过量子化学计算和分子动力学模拟揭示，IL通过增强氢键作用破坏锂离子的水合层，并利用更优的配位作用促进锂离子转移至有机相，形成“IL-π电子供体协同效应”。

　　

摘要

本研究提出了一种利用基于π电子供体的离子液体（IL）萃取体系来增强从盐水中提取Li⁺的新策略。实验选择了[A₂MIM][Tf₂N]和三异丁基磷酸酯组成的二元萃取体系，其单步萃取效率高达95.87%，Li⁺与Mg²⁺的分离选择性为817.15。通过量子化学计算和分子动力学模拟揭示了Li⁺萃取的分子级机制。研究发现，基于π电子供体的离子液体增强Li⁺萃取效果主要体现在两个方面：一是增强了离子液体阳离子与H₂O之间的氢键相互作用，从而破坏了Li⁺的水合结构（Li⁺···O-H）；二是通过更竞争性的Li⁺-[Tf₂N]^?（Li⁺···O=S）配位作用，促进了Li⁺向有机相的转移。这种效应被称为“基于π电子供体的离子液体诱导的Li⁺水合结构破坏与相转移增强”。本研究为开发高效Li⁺萃取用离子液体萃取剂提供了理论指导。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。