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Atomic-scale visualization and quantification of lithium in lepidolite by AC-TEM-EELS: Implications for pegmatite genesis and advancing lithium extraction techniques

锂(药物) 伟晶岩 萃取(化学) 比例(比率) 锂辉石 原子单位 材料科学 矿物学 化学 冶金 色谱法 物理 生物 陶瓷 量子力学 内分泌学
作者
Mao‐Wen Yuan,Xiaowei Li,Joshua Schwartz,Zhidan Zhao,Zhao-Ge Hao,Jiawei Liu,Masroor Alam,Guochen Dong,Wanming Yuan,Zi-Hao Wen
出处
期刊:American Mineralogist [Mineralogical Society of America]
标识
DOI:10.2138/am-2024-9436
摘要

Abstract The small ionic radius of lithium ions (Li+=0.6 Å) poses a significant challenge in visualizing and quantifying their presence within the lepidolite lattice. Nevertheless, the use of spherical aberration-corrected transmission electron microscopy (AC-TEM) in conjunction with electron energy loss spectroscopy (EELS) offers an innovative approach to surmount this challenge. In this investigation, we conducted a comprehensive analysis of lepidolite samples obtained from lithium-rich pegmatites located in the Shaliuquan region of the Quanji Massif, situated at the northwestern periphery of the Qinghai-Tibetan Plateau in northwest China. Utilizing AC-TEM in tandem with EELS, we captured sub-angstrom images revealing the presence and spatial distribution of lithium atoms within the lepidolite lattice. Additionally, we quantified their concentrations and determined the formula for lithium-rich mica. This study solves a long-standing problem regarding the accurate determination of lithium concentration, and showcases the viability of AC-TEM-EELS for both visualizing and quantifying lithium within the lepidolite lattice. Our innovative finding facilitates the differentiation of cation ordering, polytypes, and lepidolite’s chemical compositions, which is helpful for advancing lithium extraction techniques and constraining the forming process of pegmatites.
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