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29
2026
-
07
MS: 从“难分离”到“高选择”，生物基PFA膜开启锂提取新路径
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背景
在新能源与电动交通快速发展的背景下，锂资源已成为支撑能源转型的关键元素，其需求预计将在未来数十年增长数十倍。然而，传统矿石开采和盐湖蒸发法存在能耗高、周期长和环境负担重等问题，促使直接锂提取（DLE）技术成为研究热点。在众多DLE路径中，膜分离技术因其连续运行、低能耗和环境友好等优势备受关注，但在实际盐湖卤水体系中，Li⁺与Mg²⁺不仅浓度差异巨大，而且尺寸和水合特性高度相似，使得*分离*为困难。尤其对于聚合物膜而言，离子传输通道难以*调控，往往陷入“高选择性意味着低通量”的经典瓶颈，限制了其工程应用潜力。
创新
近日，澳大利亚莫纳什大学王焕庭院士团队提出了一种基于聚糠醇（PFA）的新型锂选择性膜，通过“表面结构+纳米限域”的协同设计，突破了传统聚合物膜的性能边界。一方面，膜表面构建出独特的纤维状形貌，大幅提升有效润湿界面面积和亲水性，从而促进离子进入膜内传输通道；另一方面，在致密的PFA层中引入亚纳米尺度的限域结构，并通过酸催化剂的原位保留构建带功能化的离子选择性“纳米腔体”，实现对Li⁺的优先传输与对Mg²⁺的有效排斥。这种结构不仅强化了电荷筛分与空间限域效应的协同作用，还在保持结构稳定性的同时实现*传输，最终获得Li⁺/Mg²⁺选择性高达400以上、Li⁺通量达45.7 mmol m⁻² h⁻¹的优异性能，在同类膜材料中处于*先水平。
意义
这一工作为锂资源分离提供了一种兼具性能与可扩展性的材料设计新范式。通过将生物基单体糠醇转化为高性能膜材料，不仅降低了原料成本，还提升了体系的可持续性，为绿色锂提取提供了现实路径。同时，该研究证明了通过精细调控聚合物微观结构，可以在不依赖复杂二维材料或多孔框架的前提下，实现高选择性与高通量的统一，对传统聚合物膜设计具有重要启示。更广泛来看，这种“结构限域+界面调控”的策略可推广至其他关键离子分离体系，为盐湖资源开发、战略金属提取乃至电化学分离过程提供新的解决思路，加速膜技术从实验室走向实际应用。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/lZhxEpD2H3C4awTk_Z5v-A
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