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20
2026
-
05
Angew: 把“无序孔道变有序微环境”，氢键锚定实现锂提取
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背景
在盐湖提锂等关键资源分离过程中，实现Li⁺与Mg²⁺的分离一直是核心挑战。这两种离子水合半径接近，传统膜难以有效区分，导致商业膜的Li⁺/Mg²⁺选择性通常仅在2–20之间。同时，虽然MOF/COF等有序材料能够提供*孔结构，但其规模化制备困难，限制了实际应用。相比之下，聚合物膜具备良好的可加工性与低成本优势，但其本质的无序结构使孔道尺寸与化学环境难以*调控，成为实现高选择性的根本瓶颈。
创新
近日，中国科学技术大学徐铜文院士、葛亮教授团队提出一种“氢键锚定通道微环境工程策略”，在聚合物内实现对亚纳米孔道化学环境的*调控。研究以具有刚性骨架的本征微孔聚合物（PIM）为基础，通过氢键作用将低聚醚链均匀锚定在孔壁上，从而在原本无序的孔道中构建出可调控的局部微环境。这一设计同时引入两种协同机制：一方面，锚定链增强了限域效应与空间位阻，使水合更强、尺寸更大的Mg²⁺在通道中受到更强阻碍；另一方面，均匀分布的醚链为Li⁺提供连续的迁移路径，通过离子–偶极与氢键协同作用促进其快速传输。这种“结构限域+微环境调控”的协同效应，使膜在保持高通量的同时实现了显著的选择性提升。最终，该膜实现了超过270的Li⁺/Mg²⁺选择性，同时保持>0.6 mol m⁻² h⁻¹的高Li⁺通量，较现有聚合物膜提升一个数量级。在真实盐湖卤水中，锂回收速率达到268 g m⁻² day⁻¹，并表现出低能耗与长期稳定运行能力。
意义
该工作突破了传统聚合物膜“结构无序难调控”的根本限制，通过氢键锚定实现了对孔道化学微环境的*设计，使聚合物膜在性能上接近甚至超越部分有序材料体系。更重要的是，这一策略将“纳米限域”从单纯的尺寸筛分扩展到“化学环境调控”，为离子选择性分离提供了新的设计维度。同时，其良好的可加工性与规模化潜力，为盐湖提锂等资源分离技术的工业应用提供了切实可行的路径。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/YeQsQ6Ags4Ve29xTXd3Umg
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