综述：近期在Li/Al-LDHs（锂铝-layered double hydroxides）用于锂提取方面的进展及其改性策略

《Desalination》：The recent advances and modification strategies of Li/Al-LDHs toward lithium extraction

锂资源需求激增推动低品位盐湖提锂技术发展，吸附法因高效选择性成为最优方案，其中Li/Al-LDHs因结构稳定性与再生潜力被广泛采用。本文系统解析Li/Al-LDHs的晶体结构-吸附性能关联，评估溶剂萃取、膜分离等竞争技术的经济性，总结合成方法（如共沉淀、水热法）与改性策略（掺杂、复合、涂层）的优劣，探讨再生技术对循环稳定性的影响，并论证其在盐湖提锂中的规模化应用挑战与前景。

　　随着新能源产业的快速发展，锂资源的需求持续上升，尤其是在电动汽车、储能系统等领域的广泛应用，使得锂离子电池成为关键的能源存储装置。这种增长趋势对锂资源的获取提出了更高的要求，尤其是如何从低品位盐湖卤水中高效提取锂，已成为全球关注的焦点。目前，吸附技术被认为是提取锂最有效、最具选择性的方法之一，因其在操作过程中能够实现对锂离子的直接分离，同时减少对杂质离子的干扰。然而，尽管吸附技术具有诸多优势，其吸附容量仍然受到一定限制，这成为制约其进一步推广的关键因素。

在众多吸附材料中，锂-铝层状双氢氧化物（Li/Al-LDHs）因其优异的吸附性能、结构稳定性和温和的解吸条件，被广泛认为是唯一实现工业应用的吸附材料。Li/Al-LDHs材料具有独特的二维六边形晶格结构，能够提供较大的比表面积和丰富的活性位点，从而提高锂离子的识别与分离效率。此外，Li/Al-LDHs材料还具有良好的结构可调性，可以通过调整层间间距、层间阴离子、金属阳离子比例等参数，优化其吸附性能。这些特性使得Li/Al-LDHs在实际应用中展现出良好的前景，特别是在中国盐湖卤水中锂资源的提取中，其高镁锂比（Mg2?/Li?）的环境更具适应性。

然而，Li/Al-LDHs的吸附性能仍存在一定的局限性，尤其是在吸附容量方面。为了克服这一问题，近年来研究人员通过多种改性策略对Li/Al-LDHs材料进行了深入研究。这些策略包括掺杂、复合和包覆等方法，旨在增加材料的活性位点，提高其稳定性、可重复使用性以及多功能性。通过改性，Li/Al-LDHs的吸附容量和选择性得到了显著提升，使其在低品位盐湖卤水中的锂提取过程中更具竞争力。同时，这些改性技术还为Li/Al-LDHs材料的规模化应用提供了理论支持和实践指导。

在实际应用中，Li/Al-LDHs材料的性能不仅受到其结构和改性的影响，还与粉体负载技术密切相关。粉体负载技术对于实现连续吸附过程至关重要，因为传统吸附材料的低流动性和高损耗率在实际操作中会带来一系列挑战。因此，将吸附材料进行颗粒化处理，以提高其在工业应用中的适用性，成为当前研究的重点。有机粘合剂如聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氯乙烯（PVC）被广泛用于形成颗粒，但这些粘合剂可能会限制锂离子的扩散，影响吸附效率。因此，开发新型的粉体负载技术，以提高吸附材料的流动性和稳定性，同时降低对锂离子扩散的阻碍，成为提升Li/Al-LDHs材料性能的重要方向。

此外，Li/Al-LDHs材料的再生技术也是其实际应用中不可忽视的环节。再生技术的效率直接影响到材料的使用寿命和经济性。理论上，Li/Al-LDHs材料具有良好的空间限域效应，能够实现优异的循环性能和较低的离子泄漏率。然而，在实际应用中，长时间的循环使用会导致Li/Al-LDHs材料的结构退化，进而影响其吸附性能。特别是当锂离子的解吸过程过于频繁或剧烈时，材料可能会发生结构破坏，形成无吸附能力的水铝石相（gibbsite），导致吸附性能的快速下降。因此，优化再生技术，提高材料的循环稳定性，是实现Li/Al-LDHs材料可持续利用的关键。

在实际应用中，Li/Al-LDHs材料的性能还受到多种因素的影响，包括原料成本、技术投资、人工成本、设备维护和废物处理等。这些因素共同决定了Li/Al-LDHs材料的经济性。研究表明，溶剂萃取法虽然在锂离子提取过程中具有较高的纯度，但其生产成本也相对较高，主要体现在原料费用和设备维护上。相比之下，吸附技术因其较低的生产成本和较高的分离效率，成为当前最具有应用前景的锂提取方法。根据现有数据，吸附技术的生产成本约为28,000元/吨，显著低于其他方法。这一成本优势使得吸附技术在大规模锂提取过程中更具竞争力，特别是在中国盐湖卤水的锂资源开发中，其经济性和可行性得到了广泛认可。

综上所述，Li/Al-LDHs材料在锂资源提取领域具有重要的应用价值，但其吸附容量和再生性能仍需进一步优化。因此，本研究对Li/Al-LDHs材料的结构特性、吸附机制、合成方法、改性策略、粉体负载技术和再生技术进行了系统分析，旨在为未来高效率、高选择性的锂吸附材料设计提供科学依据。通过深入研究这些技术，可以推动锂资源的可持续开发，为新能源技术的发展提供坚实的材料基础，同时保障中国锂资源的安全供应。此外，本研究还强调了在实际应用中，如何通过优化材料设计和工艺流程，提高锂提取的经济性和环保性，以满足未来对锂资源日益增长的需求。