萃取是工业分离的常用手段，其过程多伴随着离子配位水分子的脱除和有机相中水含量的变化。由于缺少对有机相中微量水分的定量、分层次研究方法，限制了对离子络合物结构和萃取机理的研究。

青海盐湖所天然同位素分离课题组通过逐级定量剥离有机相中不同存在形式的水分，建立了一种具有普适性的研究有机相中微量水分的系统方法，明确了有机相中水分存在形式的多样性和络合物中目标离子、络合剂和水分子之间的定量关系，为准确、深入认知萃取过程和机理提供了全新的视角，同时可为精准调控有机相中水分含量提供理论指导。

针对冠醚－离子液体分离锂同位素体系，团队发现水分在有机相中分别与稀释剂、协萃剂、冠醚、锂离子等多种组分结合，其中冠醚弱相互作用和锂离子配位为水分进入有机相的主要机制；冠醚自身可以捕获一定的水分，且冠醚孔腔尺寸越大，捕获水分能力越强，通过调控冠醚，实现有机相中水含量的有效控制；三种冠醚体系有机相中锂离子团簇的组分分别为B12C4－Li^＋－H₂O、B15C5－Li^＋－H₂O和B18C6－Li^＋－　2H₂O；对于B12C4和B15C5，络合物上水分子多直接与锂离子配位；对于B18C6，水分子可与锂离子、冠醚同时发生作用。

团队在磷酸三丁酯（TBP）－离子液体体系中进一步验证了方法的适用性，与冠醚体系萃取锂盐溶液导致有机相中水含量上升不同，TBP萃取锂离子后，有机相中水分不增反降。研究发现TBP与水分子的络合比为1：1，结合实验和理论模拟，TBP、锂离子和水分子组成的团簇存在2：1：2、3：1：1及4：1：0等多种比例形式；与萃取纯水相比，体系每结合1个锂离子，将有2、3、4个TBP分子失去结合水分子的能力，体系则分别失去0、2、4个水分子。由此造成了有机相中水分含量的减少。

研究结果分别以“A　novel　strategy　for　water　content　analysis　in　（B12C4／B15C5／B18C6－　［EMIm］［NTf2］）－LiNTf2　extraction　system：　Quantitative　calculation　and　theoretical　study”和“Elucidating　the　Mechanism　of　Lithium　Ion　Extraction　in　a　TBP－Ionic　Liquid　Mixed　System　from　the　Perspective　of　Water　Coordination”为题发表在　Journal　of　Molecular　Liquids（中国科学院二区）和ACS　Sustainable　Chemistry　＆　Engineering（中国科学院一区TOP）上。毛连婧、郑天宇博士分别为第一作者，张鹏瑞助理研究员、孙伟助理研究员和孙进贺研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目、青海省自然科学基金－团队项目、中国科学院稳定支持基础研究青年团队计划项目、青海省“昆仑英才·高端创新创业人才”等的资助。

文章链接1：https：／／www．sciencedirect．com／science／article／pii／S0167732224022165

文章链接2：https：／／pubs．acs．org／doi／10.1021／acssuschemeng．4c07349

水合锂离子与苯并－12－冠－4（B12C4）、苯并－15－冠－5（B15C5）和苯并－18－冠－6（B18C6）络合机理示意图

水合锂离子与磷酸三丁酯（TBP）络合机理示意图