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27
2026
-
07
Nat. Commun.: 从高温烧结到低温成膜，MOF玻璃复合膜重塑高选择性提锂路径
作者：
背景
随着锂电产业的迅猛发展，高品位锂资源逐渐趋紧，从海水、盐湖等低浓度复杂体系中提锂已成为关键方向。然而，这类体系中Mg²⁺等竞争离子浓度远高于Li⁺，对分离材料提出了*高的选择性要求。固态锂超离子导体（如LLTO）凭借晶格中*的离子通道，在理论上能够实现*且选择性的锂离子传输，但其实际应用长期受制于加工难题：通常需要超过1000 °C的高温烧结，不仅能耗高，还会导致锂挥发、结构缺陷以及难以规模化制备。同时，传统混合基质膜又容易在界面产生“非选择性泄漏通道”，使性能大打折扣。
创新
近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学赖志平教授团队提出了一种“玻璃辅助界面工程”策略，将LLTO纳米颗粒嵌入ZIF-62 MOF玻璃基体中，通过低温熔融浇筑（约450 °C）构建致密复合膜，实现了工艺与性能的协同突破。这一设计的关键在于：MOF玻璃在熔融状态下具有良好的流动性，可实现对陶瓷颗粒的包覆与界面致密化，避免传统高温烧结带来的结构破坏与能耗问题，构建连续、紧密耦合的“陶瓷导电网络 + 玻璃支撑骨架”。更重要的是，研究揭示了一个典型的“渗流转变”机制：当LLTO含量超过临界值后，原本孤立的颗粒逐渐连通，形成贯通的锂离子传输通道，从而显著提升离子传输效率。最终，该复合膜在真实红海卤水体系中实现：Li⁺/Mg²⁺选择性高达 ~59,000，在多种复杂天然卤水中保持稳定运行。
意义
该工作从材料设计层面解决了一个长期存在的核心矛盾：如何在保持固态电解质高选择性的同时，实现低成本、可规模化制备。通过引入MOF玻璃这一“中间相”，不仅降低了制备温度，还实现了界面无缺陷连接，为构建高性能复合膜提供了全新路径。相比传统陶瓷膜或混合基质膜，这种结构在“选择性–机械稳定性–可加工性”之间取得了更优平衡。从更广泛的角度看，该研究提出了一种具有普适性的设计理念：利用玻璃态框架材料作为界面调控与结构整合平台，将“刚性功能相”转化为可工程化的膜体系。这一策略不仅适用于锂提取，也有望拓展到其他离子选择性分离、电化学能量存储及资源回收领域。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/PHrlEaxnllp68yrNH5RAZA
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