锂工业的迅猛发展，加大了对原料氯化锂的需求，而且这种趋势越来越明显。氯化锂的纯度是决定金属锂品质的重要因素，其中含有的杂质氯化钠，在电解制金属锂时，由于其电解电位低于氯化锂而优先被电解，从而影响金属锂的纯度。因此，Na成为高纯LiCl产品电解制备高纯金属锂的“心腹之患”，对高纯LiCl的品质影响最大，在生产高纯产品时，需要在结晶转化前预先除去Na或对初级LiCl产品进行二次纯化。从氯化锂中去除氯化钠是高纯氯化锂制备过程的瓶颈，因而探索和研究能够去除氯化锂溶液中杂质钠离子的有效方法，以制备高纯氯化锂，对锂盐产业的发展具有重大的现实意义。
近日，青海盐湖所膜分离提锂技术与应用团队和电化学分离技术团队在Chemical Engineering Journal期刊上发表题为“Synergy of framework dynamics and crown ether chemistry in covalent organic frameworks for Na+ capture（共价有机框架中框架动力学与冠醚化学的协同效应助力钠离子捕获）”的研究进展，青海盐湖所博士生何小祥为论文第一作者，膜分离提锂技术与应用团队的朱朝梁副研究员、徐国旺博士和电化学分离技术团队的高丹丹研究员为共同通讯作者。在这项工作中，科研人员开发了一种新的柔性COFs的合成策略，在水溶液中通边搅拌单体90分钟内合成了ISL-COF-1和ISL-COF-2，并通过后合成修饰柔性COFs制备了4-溴苯并-15-冠-5功能化的COFs（ISL-COF-1CE/2CE）。表征结果表明，修饰后的COFs在保持高结晶度的同时，实现了15C5的有效固定。其中，ISL-COF-1CE展现出显著的Na⁺吸附性能（63.7 mg/g），优异的选择性吸附（Na⁺：41.4 mg/g vs Li⁺：5.8 mg/g）和循环稳定性（10次循环后效率>90%），证明了在Na⁺吸附方面的卓越性能。动力学和热力学分析表明，吸附过程符合伪二阶模型和朗格缪尔等温线，且为吸热自发反应。DFT计算揭示冠醚位点为主要结合位点，其次为三嗪N，而C–NH基团作用较弱。实验分析和理论计算表明，ISL-COF-1CE在Na⁺吸附方面的卓越性能源于冠醚配位、柔性框架、静电相互作用与亲水性增强的协同效应。该研究不仅阐明了冠醚-COFs中主-客体的相互作用机制，还为开发高效离子分离吸附剂提供了新策略。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171114
审核：葛飞