新闻资讯
NEWS CENTER
27
2026
-
04
JMS: 让离子“走直道”，环糊精定向通道重构GO膜提锂路径
作者：
背景
在盐湖提锂过程中，从复杂卤水中分离Li⁺与Mg²⁺始终是核心难题。两者尺寸接近但水合行为差异显著，使传统膜分离难以兼顾高通量与高选择性。氧化石墨烯（GO）膜因其层状纳米通道结构被广泛研究，但仍存在三大关键问题：通道弯曲、结构膨胀、缺乏*调控。具体而言，平行堆叠的二维结构导致离子传输路径曲折，增加阻力；同时水化膨胀会扩大层间距，降低选择性；此外，面内缺陷孔难以*调控，形成非选择性“泄漏通道”。这些问题共同限制了GO膜的实际分离性能。
创新
近日，五邑大学张梦辰副教授团队提出“宏环分子定向调控离子通道策略”，通过引入不对称功能化环糊精（ACDs）重构传输路径：
“交通指挥器”设计：利用具有内腔结构的γ-环糊精作为离子选择通道，其尺寸与Li⁺水合半径匹配，而对Mg²⁺形成排斥；
不对称功能化驱动有序组装：ACDs通过差异化官能团优先与GO边缘/缺陷位点结合，并在层间以“端对端”方式有序排列；
垂直+水平通道协同调控：面内缺陷被ACDs修饰，实现*筛分；层间通道被重新排列，形成连续“直通”路径；
连续腔道传输机制：Li⁺通过环糊精内腔形成的“捷径通道”快速穿膜，而Mg²⁺被有效阻隔；
性能显著提升：Li⁺通量提升约2倍；Li⁺/Mg²⁺选择性提升一个数量级；实际卤水中分离因子达45（Mg²⁺/Li⁺=169）；
结构稳定性增强：交联作用抑制膜膨胀，在高盐度（139.2 g L⁻¹）下仍保持稳定性能。
意义
该工作从“通道结构重构”出发，将GO膜中原本无序的离子传输路径转化为定向、连续且可控的通道体系。相比传统依赖孔径或电荷调控的策略，这种方法实现了对离子迁移路径的*设计。通过将宏环分子的“分子腔”转化为实际的传输通道，研究成功构建了类似生物离子通道的仿生结构，为高选择性离子分离提供了新范式。同时，该策略具有良好的可拓展性，可通过选择不同宏环分子实现多种离子分离体系设计。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/by-K3RFSEZhriAV-AfngQw
相关新闻
