锂，被誉为“白色石油”，是驱动全球能源转型与电动汽车、储能产业发展的关键战略金属。由于可持续锂供应在脱碳能源转型中具有关键作用，其战略重要性日益凸显。全球约70%的可开采锂蕴藏于盐湖卤水中，但低品位卤水因其储量无限且分布广泛而蕴含巨大潜力，同时面临锂浓度低、镁锂比高、大量竞争离子（如Mg²⁺、Na⁺）共存等严峻挑战，使得高纯度锂的提取异常困难。受太阳能协同集成系统开创性研究的启发，将太阳能界面蒸发技术与锂提取工艺相结合，可利用清洁、可再生的太阳能资源，将其转化为化学势能、热能和电能，从而实现从低品位卤水中快速、高效且经济地提锂，并同步生产淡水。然而，传统的界面太阳能蒸发技术在实际应用中仍面临三大核心难题：盐在光热表面沉积导致效率衰减、吸附剂选择性不足、以及长期运行稳定性差。因此，如何在复杂盐湖环境中同时实现高选择性提锂、长期稳定运行与近零水耗，仍是亟待突破的关键科学问题。

  华中科技大学瞿金平院士/牛冉研究员在前期围绕功能高分子微纳米材料设计及应用开展了系列研究工作基础上（PNAS 2026, 123(5), e2526773123; Energy Environ. Sci. 2025, 18, 10102-10111; Adv. Funct. Mater. 2025, 35(51), e09597; Adv. Sci. 2023, 10, 2300866; Adv. Sci. 2024, 11, 2404456; Adv. Energy Mater. 2023, 13(45), 2302451），受耐盐红树植物白骨壤（Avicennia marina）独特的“吸盐-泌盐”策略启发，与南澳大利亚大学徐浩兰教授课题组开展合作研究，成功构建了一种具有仿生空间解耦结构的太阳能蒸发器，可实现从盐湖卤水中高选择性提锂并同步生产淡水，最终直接获得电池级碳酸锂。该策略兼具高选择性、长期稳定性与近零水耗的显著优势，为攻克盐湖提锂的核心瓶颈提供了全新的解决方案。

  相关研究成果以“Bioinspired Salt Absorption-Secretion Strategy Unlocking Solar Evaporation-Driven Selective Lithium Extraction from Salt-lake Brines”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。论文第一作者华中科技大学研究生邢文倩，通讯作者为南澳大利亚大学徐浩兰教授和华中科技大学牛冉研究员。

要点一：仿生结构设计——空间解耦吸附-分泌功能

  受白骨壤排盐机制启发:该植物通过根部吸收盐分(Na⁺, K⁺)，水蒸发过程中经叶片盐腺于叶片背面主动排出NaCl晶体——研究团队设计了具有多通道水分传输路径和定点选择性盐结晶的球形光热蒸发器（E1）。该蒸发器由球形蒸发-锂吸附组件、辅助导水纸和聚苯乙烯泡沫浮板三部分构成。在太阳能蒸发驱动下，卤水中的锂离子被选择性捕获于蒸发器内的锂离子筛中（H₂TiO₃），而竞争离子（Mg²⁺、Na⁺等）则被定向输送至导水纸末端结晶析出，实现了锂吸附与杂质离子结晶的区域分离，大幅提升了锂选择性。

要点二：卓越的提锂性能与稳定性

  在真实盐湖卤水（东台吉乃尔盐湖）户外测试中，该蒸发器展现出29.4 mg/g的高锂吸附容量，Li/Mg选择性系数高达272.8，Li/Na选择性系数达236.2，显著优于传统蒸发器（Li/Mg选择性10-150，Li/Na选择性20-120）。同时，蒸发器可在300 g/L超高盐度卤水中稳定运行，40次循环后资源回收效率仍保持92.9%，且钛溶损率仅约0.14%，展现出优异的长期稳定性。

要点三：零水耗闭环系统——同步提锂与产水

  该系统在提锂的同时可生产高纯度淡水（满足饮用水标准），用于吸附剂的脱附与清洗，形成了零水耗的闭环系统。通过HCl溶液（由系统自产淡水稀释配制）脱附后，再经Na₂CO₃沉淀，最终可获得纯度>99.7%的电池级碳酸锂。经济分析表明，该工艺的碳酸锂生产成本仅为4203.94美元/吨，不到市场价的一半，优于其他直接提锂技术。

图1. 生物启发式太阳能蒸发驱动锂吸收系统。a) 白骨壤的盐分吸收-分泌过程的照片与示意图。b) 漂浮式太阳能驱动锂提取装置通过可控盐结晶技术，展现出选择性锂提取与离子分离的双重功能。c)照片展示E1装置的结构配置。d) E1装置内部结构的横截面照片。e) 和f) 分别为E1装置在低倍率和高倍率下的SEM横截面图像。g) E1横截面钛元素分布图谱。h) PVA@CB@纤维素@HTO层的太阳光吸收特性。i) 太阳能蒸发过程中E1装置的热分布模拟示意图。

图2. 三种太阳能蒸发器的结构设计与在盐水中的蒸发性能对比。a-c) 三种蒸发器配置示意图。d-f) 不同蒸发器处理模拟盐水时的蒸发速率随时间变化曲线。插图展示太阳能蒸发过程中盐分分布的照片。g) E1型蒸发器在不同光照角度下的蒸发速率对比。插图呈现E1型蒸发器的红外图像。h) 不同Mg²⁺/Li⁺比值（盐度50 g/L）条件；i) 不同盐度（Mg²⁺/Li⁺比值50）条件下E1型蒸发器在不同盐度模拟盐水中的蒸发速率对比。误差线表示平均值±标准差（n=3）。

图3. 蒸发器的锂吸附性能及可回收性。a) E1、E2和E3处理模拟盐湖卤水(玛尔盖茶卡盐湖)时的锂吸附动力学曲线。b) 分离因子对比。c) E1、E2和E3收集到的结晶盐粉末的组成分析。误差棒表示平均值±标准差(n=3)。d) E1、E2和E3中离子扩散的模拟结果。e) 随着水蒸发，E1中离子浓度随时间的变化。f) E1在不同盐度（Mg²⁺/Li⁺比=50）下的锂吸附容量和Li/Mg选择性。g) E1在不同Mg²⁺/Li⁺比（盐度50 g/L）下的锂吸附容量和Li/Mg选择性。h) E1在40个循环中的长期循环稳定性（锂吸附量、脱附率和选择性）。

图4. 户外性能评估。a) E1系统用于太阳能蒸发驱动盐湖卤水提锂的工艺流程示意图。b) 户外实验照片，展示了由多个E1单元串联封装于冷凝器内的可扩展原型。c) 户外测试中E1的锂吸附量，插图为实验前后E1的照片。d) 户外测试中E1在盐湖卤水中的锂吸附容量和分离因子。e) 连续7天户外测试的锂吸附量。f) E1处理三种真实盐湖卤水时的锂吸附性能。g) 静态和动态状态下的脱附动力学曲线。h) 所得Li₂CO₃粉末的XRD图谱，插图为Li₂CO₃粉末的实物照片。

  全文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75707

作者简介：

  牛冉，华中科技大学化学与化工学院研究员、博士生导师、国家重点研发计划青年项目首席科学家，主要研究领域为功能高分子材料及微纳米机器人。目前以第一或通讯作者身份在PRL、PNAS、Sci. Adv.、Energy Environ. Sci.、Adv. Func. Mater.、ACS Nano、Adv. Sci.等具有重要影响力的国际刊物上发表SCI论文80余篇，获授权发明专利11件，申请发明专利14件。主持承担国家自然科学基金、重点研发计划青年科学家项目、重点研发计划子课题等国家和省部级科技项目多项，并获得湖北省海外高层次人才计划、武汉英才等多项荣誉奖励。担任Rare Metals期刊 (中科院1区，影响因子6.3)，Exploration、Green Carbon和PS&T期刊青年编委。