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29
2026
-
06
Angew: 让膜“会思考”，可自适应门控开启高纯锂提取新路径
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背景
随着锂离子电池在电动汽车和储能领域的快速发展，高纯度锂资源的需求持续攀升。而全球超过70%的锂储存在盐湖卤水中，这类资源虽储量丰富，却普遍面临一个核心难题：镁锂比高，且两者在尺寸与化学性质上*为相似，难以*分离。传统工艺依赖多级化学沉淀与复杂分离流程，不仅能耗高、成本大，还难以满足电池级锂（>99.5%）的纯度要求。纳滤膜技术因其节能和连续运行优势被寄予厚望，但现有膜普遍采用“固定孔径”设计，在多阶段分离过程中难以适应不断变化的Mg²⁺/Li⁺比例：前期通量受限，后期选择性下降，成为制约整体效率的关键瓶颈。
创新
近日，苏州大学路建美院士、晏成林教授团队提出了一种突破性的“自适应Mg²⁺门控”膜设计，通过在聚酰胺膜表面引入冠醚分子（15-crown-5），构建具有动态响应能力的纳米通道。这一体系的核心在于：膜孔不再是静态结构，而是能够根据溶液中Mg²⁺浓度发生“结构切换”。在低Mg²⁺浓度下，冠醚分子通过构象收缩增强空间位阻和电荷排斥，有效阻挡Mg²⁺；而在高浓度环境中，分子结构重新排列，打开传输通道，提高Li⁺通量。这种“以干扰为优势”的策略，将原本竞争传输的Mg²⁺转化为调控信号，实现了纳米通道的动态调节。最终，该膜在*低Mg²⁺/Li⁺比条件下实现高达214.9的分离因子，并通过三级纳滤工艺将Mg²⁺/Li⁺比从10降至4.0×10⁻⁴，成功获得99.97%纯度的电池级锂。
意义
这一工作打破了传统膜分离“固定结构—固定性能”的设计范式，提出了“自适应纳米通道”的全新概念，使膜材料能够主动响应复杂进料环境，实现多阶段过程中的性能优化。在实际应用层面，该策略有望显著简化盐湖提锂流程，降低能耗与成本，为绿色锂资源开发提供可行路径。同时，其“门控调控”机制具有高度通用性，可拓展至其他复杂离子分离体系（如多价离子筛分、海水提锂等）。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Xna4HNkupvb0Ru1-DqQixw
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