浙工大高从堦院士、潘杰峰研究员Angew：受生物离子通道启发开发新型离子筛分膜，实现锂镁高效分离与盐湖提锂

背景：生物离子通道凭借其亚纳米尺度的水合孔道和精确定位的离子识别位点，能够实现高度选择性的离子输运，这激励着科学家开发人工离子选择性膜。然而，传统聚合物基离子交换膜依赖固定电荷基团，其离子传输路径无序且空间异质，导致离子通量与选择性之间存在权衡问题，难以在理化性质相似的离子（如锂和镁）之间进行精确区分。研究目的：针对上述挑战，研究团队提出一种仿生设计策略，通过在聚合物离子通道内共价接枝冠醚分子，构建“膜基质-冠醚识别位点”协同传输通道，旨在模拟生物离子通道的结构与功能精度，实现高效离子筛分，特别是锂镁的高效分离。结论：优化后的膜在混合盐体系中表现出选择性离子输运特性（K⁺ > Na⁺ > Li⁺ >> Mg²⁺），具有优异的长期稳定性和可扩展性。将其集成到电渗析堆栈中，成功实现了从模拟盐湖卤水中高效提取锂，最终浓缩液中Mg²⁺/Li⁺质量比降至0.1，锂回收率达95.82%，并制备出高纯度Li₂CO₃。该策略为聚合物膜建立了内部通道功能化范式，为先进离子分离材料提供了理性设计途径。