《Separation and Purification Technology》：Structure-guided interfacial polymerization of AlLi-LDH/polypyrrole electrodes for selective lithium recovery from Mg2+/Li+ mixed brines
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•通过原位氧化聚合制备了一种花状AlLi-LDH/PPy电极用于Li+回收。•AlLi-LDH引导PPy界面生长并改善了电子/离子传输。•AlLi-LDH/PPy电极在1.2 V下实现了33.43 mg g?1的Li+吸附容量。•该复合材料通过插层–赝电容协同作用，在Mg2+
• 通过原位氧化聚合制备了一种花状AlLi-LDH/PPy电极用于Li+ 回收。
• AlLi-LDH引导PPy界面生长并改善了电子/离子传输。
• AlLi-LDH/PPy电极在1.2 V下实现了33.43 mg g?1 的Li+ 吸附容量。
• 该复合材料通过插层–赝电容协同作用，在Mg2+ /Li+ 混合溶液中表现出对Li+ 的选择性。
• 经100次恒流充放电循环后，容量保持率达到87.21%。
引言 电动汽车、便携式电子设备和电网级储能驱动了对锂需求快速增长，这使得从盐湖卤水中回收锂的研究日益受到关注[1]、[2]、[3]。与矿石提取相比，卤水资源更为丰富且潜在经济性更高[4]、[5]，但其实际利用受到天然卤水中Mg2+ /Li+ 比高和离子组成复杂的严重限制[6]、[7]、[8]。由于Mg2+ 和Li+ 的离子半径相近且化学行为部分相似，它们的选择性分离仍是一项重大挑战。在此背景下，电容去离子（特别是混合电容去离子，HCDI）因其低能耗、温和的工作条件以及选择性离子回收的潜力而成为一种有前景的替代方案[9]、[10]、[11]。
HCDI系统的性能从根本上取决于电极材料[12]、[13]。传统碳电极主要依赖双电层吸附，因此往往面临离子储存容量有限和离子选择性差的缺点[14]、[15]。相比之下，法拉第电极可通过可逆氧化还原和插层反应实现离子捕获[16]。其中，AlLi-LDH是Li+ 回收的一个有吸引力的候选材料，因为脱锂过程中产生的锂缺陷位点可能通过结构依赖的记忆效应优先容纳Li+ [17]、[18]。然而，AlLi-LDH的实际应用仍因其固有的低电导率和可能由反复Li+ 插入/提取引起的结构降解而受到阻碍[19]，两者均限制了电荷转移动力学、可用容量和循环稳定性[20]、[21]、[22]。
将导电聚合物与LDH载体相结合是解决这些限制的一种可行策略[23]、[24]。聚吡咯（PPy）因其高电导率、可逆掺杂/脱掺杂行为以及良好的界面相容性而尤为有前景[25]。然而，PPy的电化学优势在很大程度上取决于其生长模式和形貌。随机聚合可能导致链缠结、团聚和离子传输通道的堵塞，从而削弱活性位点的可及性和长期稳定性[26]、[27]。因此，一个关键挑战是开发一种结构调控策略，以引导PPy在AlLi-LDH上生长，从而构建高效的导电网络，同时保留选择性Li+ 插入所需的结构通道[28]。
本文报道了一种原位结构引导策略，用于制备花状AlLi-LDH/PPy复合电极，以在HCDI系统中实现选择性Li+ 捕获。在此设计中，AlLi-LDH同时充当Li+ 识别宿主和PPy界面生长的结构导向支架，从而抑制无序的链缠结并促进连续电子传输通道的形成。这种协同架构有望改善电荷转移动力学，促进Li+ 的扩散和储存，并增强循环过程中的结构稳定性。据此，我们系统地研究了AlLi-LDH/PPy电极的结构、表面性质、电化学行为、Li+ 电吸附性能和Mg2+ /Li+ 分离能力，以阐明其结构–活性关系及其在实验测试比例范围内从Mg2+ /Li+ 混合卤水中回收锂的潜力。
章节摘要 材料合成与电极制备 首先通过水热法获得AlLi-LDH前驱体。随后，通过在AlLi-LDH分散液中原位聚合吡咯单体合成了AlLi-LDH/PPy复合材料。通过调节所加AlLi-LDH的量，系统地制备了一系列复合材料（AlLi-LDH/PPy-1、AlLi-LDH/PPy和AlLi-LDH/PPy-2）。然后，采用标准喷涂法以活性物质与碳的质量比为
AlLi-LDH/PPy电极表面的结构–活性关系 为了阐明原位PPy掺入对AlLi-LDH的结构影响，通过XRD、FTIR、SEM、EDS和TEM对复合材料进行了系统表征。如图1b所示，原始AlLi-LDH在11.6°、23.4°和35.8°处表现出特征衍射峰，分别对应于(003)、(006)和(009)晶面，而PPy在20°–30°范围内显示出宽化的衍射特征。两组信号在AlLi-LDH/PPy中均得以保留，证实了复合材料的成功形成。与纯
结论 总之，层状AlLi-LDH框架作为结构导向宿主调控了PPy的界面生长，从而改善了电子传输、界面润湿性和结构稳定性。受益于AlLi-LDH中Li+ 插层与PPy赝电容贡献的协同耦合作用，优化的AlLi-LDH/PPy电极在1.2 V下实现了33.43 mg g?1 的Li+ 吸附容量，同时具有快速的电化学响应和良好的
利益冲突声明 作者声明他们不存在可能影响本文报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢 本通用项目由
联合项目—自然科学基金 （编号：2025-MSLH-043）资助，获得
辽宁省科学技术厅 拨款。作者感谢
科学罗盘 （
www.shiyanjia.com ）的 Wang 先生为样品分析提供了宝贵的帮助。
Jiayi Zhang|Shuyan Chen|Dong Wang|Guowen Wang
