【摘 要】
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Lithium plays an increasingly important role in scientific and industrial processes, and it is extremely important to extract lithium from a high Mg2+/Li+mass ratio brine or to recover lithium from the leachate of spent lithium-ion batteries. Conventional
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Lithium plays an increasingly important role in scientific and industrial processes, and it is extremely important to extract lithium from a high Mg2+/Li+mass ratio brine or to recover lithium from the leachate of spent lithium-ion batteries. Conventional wisdom shows that Li+ with low valence states has a much weaker adsorption (and absorption energy) with graphene than multivalent ions such as Mg2+. Here, we show the selective adsorption of Li+ in thermally reduced graphene oxide (rGO) membranes over other metal ions such as Mg2+, Co2+, Mn2+, Ni2+, or Fe2+. Interestingly, the adsorption strength of Li+reaches up to 5 times the adsorption strength of Mg2+, and the mass ratio of a mixed Mg2+/Li+solution at a very high value of 500:1 can be effectively reduced to 0.7:1 within only six experimental treatment cycles, demonstrating the excellent applicability of the rGO membranes in the Mg2+/Li+ separation. A theoretical analysis indicates that this unexpected selectivity is attributed to the competition between cation–π interaction and steric exclusion when hydrated cations enter the confined space of the rGO membranes.
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