天津科技大学化工与材料学院在锰基卤水提锂材料领域取得重要进展

近日，天津科技大学化工与材料学院、天津市卤水化工与资源生态化利用重点实验室唐娜教授团队在锰基锂离子筛材料用于盐湖卤水提锂方面取得重要研究进展。该团队全面综述了锰基材料在吸附法提锂和电化学提锂中的微观机制与改性策略，为推动高效率、低成本的盐湖锂资源开发提供了理论指导与工程经验。相关成果以长篇综述论文“Recent advances for manganese-based sieves for Li-extraction from original brine based on hydron displacement and electron transfer”发表在权威材料科学综述期刊《Progress in Materials Science》（2026年11月第162期）上。唐娜教授为通讯作者，其团队青年教师田桂英副教授为第一作者，天津科技大学为第一完成单位。

图1. 吸附法与电化学提锂锰基材料从基础参数到工业应用

目前，锂电池市场的持续增长导致全球对锂资源的需求急剧增加。相比传统的矿石提锂技术，从盐湖卤水中提取锂因其资源储量丰富（占全球66%）和生产成本较低而具有广阔的应用前景。在各种提锂材料中，锰基锂离子筛因其具有高提锂容量、优异的锂离子选择性和环境友好等优势，成为学界和业界公认的潜力材料。但是锰基提锂材料在长循环过程中存在锰溶损和通量低等问题，成为阻碍其产业化应用的关键瓶颈。

针对上述挑战，该综述论文系统性地梳理了近期锰基提锂材料的微观吸附结构、离子交换与电化学提锂机理以及宏观固载成型策略，重点围绕H⁺↔Li⁺离子交换（离子筛吸附/脱附）和e⁻/Li⁺氧化还原（电化学驱动）两大核心筛分提锂原理展开深入讨论，结合原位结构表征深入剖析了材料在复杂卤水环境中的失效机制与稳定策略。其中，电化学提锂方法因其在环保、吸附速率和循环利用方面的显著优势，受到了特别关注。为解决晶格氧的姜-泰勒效应导致的锰溶解和结构坍塌问题，论文总结了多种改性策略，包括元素掺杂、表面包覆和晶面工程等。提出通过精确调控锰基氧化物的电子结构与界面性质，可以有效抑制锰的不可逆流失，大幅提升材料的循环寿命。此外，论文还提出了一套基于锂转移容量的评价体系，旨在为未来的提锂关键材料与技术研发提供可遵循的工业标准，实现高吸附容量、高提锂通量、低溶解损失和经济可行性之间的平衡。

图2. 锰基锂离子筛的改性策略：通过元素掺杂与表面包覆抑制姜-泰勒效应，提升结构稳定性

这项工作受到国家自然科学基金重点支持项目（U20A20148）和青年项目资助（52303245），不仅为克服锰基提锂材料的固有缺陷提供了清晰的技术路线图，更指明了从实验室原型材料走向工业化应用所需解决的工程化挑战，为高盐度低品位卤水锂资源的绿色高效开发带来了广阔前景。

图3. 锰基提锂技术的挑战、解决方案与工业化路径总结

“十五五” 开局以来，化工与材料学院紧紧围绕学校 “3510” 战略工程，纵深推进“先锋计划”落地实施。学院以高层次人才为引领、创新科研团队为支撑，聚焦盐湖提锂、新能源材料等国家战略需求，强化学术领军人才培育和青年科研骨干梯队建设，充分发挥领军教授传帮带示范作用，助推高水平科研成果不断产出、提质增量。唐娜教授团队深耕锰基提锂关键材料领域，多项成果先后在 Desalination、J. Membr. Sci.、ACS Sustain. Chem. Eng.、《盐湖研究》等国内外权威期刊发表。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0079642526000836

编辑：田珺