Aluminum-based adsorbents, simply prepared by eluting the lithium-aluminum layered double hydroxide precursors with deionized water, is the only industrialized adsorbents for selectively separating Li+ from saline brines. Taking the roles of lattice and surface Li+ active sites on its performances into consideration, influence of ending pH modulating on prominently improving the adsorbing capacity and stability of aluminum-based adsorbents prepared by precipitation method is initially investigated. As experimentally evidenced that, the maximum desorption amount of Li+ at the eluting stage should be controlled to around 20 mg/g Li+ rather than thoroughly removed to effectively avoid the topotactic solid-phase transformation from adsorbent to α-Al(OH)3. As-prepared adsorbents not only has high adsorption capacity up to 8.4 mg/g in 400 ppm LiCl solution, but also owns unique self-healing ability, thus promising the excellent cycling stability. It is firstly proposed that the formation of the layer-structured precursor by precipitation method is well in accordance with the three-step formation mechanism and pH modulating mainly contributes to the anions exchange between solution Cl- and interlayer OH–. This study experimentally proves the importance of pH adjusting for preparing high performance lithium adsorbents by precipitation method, which is very significant and important for effectively extracting lithium resources from the complicated multi-component liquid minerals.

Due to the urgently increased demand for lithium resources, Li1.6Mn1.6O4-type lithium ion sieve with excellent selectivity and high theoretical adsorption capacity has attracted a surge of attentions in recent decades. However, the dissolution of manganese element largely limits its large-scale practical application. In this study, taking the excellent Li+ conductivity and structure stability into consideration, a uniform Li2MnO3 coating was in situ grown on the surface of Li1.6Mn1.6O4 to stabilize the spinel structure, thus granting the H1.6Mn1.6O4 adsorbents excellent adsorption performance. Based on different characterization and application performance results, it is believed that the in-situ formed Li2MnO3 heterostructure during roasting process not only inhibits the Jahn-Teller effect of manganese, but also dramatically promotes the adsorption and desorption rates and capacities of as-configured adsorbent. Distinctively, as-prepared Li1.6Mn1.6O4-type adsorbents with Li2MnO3 heterostructure has high adsorption capacity of 38.0 mg g−1 in 20 ppm Li+ aqueous solution. After 8 cycles, it still maintains high adsorption capacity up to around 42.7 mg/g in 300 ppm Li+ aqueous with pH 12, the calculated capacity retention rate was 91.4 %, and the Mn dissolution loss rate was only 1.6 %. After 15 dynamic cycles, the granulated Li1.6Mn1.6O4-type adsorbents has an adsorption capacity of 26.4 mg/g in oil–gas field original brines with 100 ppm Li+, which is significant and important for extracting lithium resources from low-grade brines.

Carbon catalysts have shown promise as an alternative to the currently available energy-intensive approaches for nitrogen fixation (NF) to urea, NH3, or related nitrogenous compounds. The primary challenges for NF are the natural inertia of nitrogenous molecules and the competitive hydrogen evolution reaction (HER). Recently, carbon-based materials have made significant progress due to their tunable electronic structure and ease of defect formation. These properties significantly enhance electrocatalytic and photocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR) activity. While transition metal-based catalysts have solved the kinetic constraints to activate nitrogen bonds via the donation-back-π approach, there is a problem: the d-orbital electrons of these transition metal atoms tend to generate H-metal bonds, inadvertently amplifying unwanted HER. Because of this, a timely review of defective carbon-based electrocatalysts for NF is imperative. Such a review will succinctly capture recent developments in both experimental and theoretical fields. It will delve into multiple defective engineering approaches to advance the development of ideal carbon-based electrocatalysts and photocatalysts. Furthermore, this review will carefully explore the natural correlation between the structure of these defective carbon-based electrocatalysts and photocatalysts and their NF activity. Finally, novel carbon-based catalysts are introduced to obtain more efficient performance of NF, paving the way for a sustainable future.