山西
隨著“雙碳”目標加速推進，風能、光伏、電動汽車、核能等清潔能源技術迅猛發(fā)展，對特定重金屬元素的需求呈現指數級增長，部分重金屬元素對外依存度高，甚至面臨嚴重短缺風險。在此背景下，能否實現關鍵金屬的高效回收、替代提取與循環(huán)利用，直接關系到國家在新能源時代產業(yè)競爭力和科技自主權，是提升核心競爭力的關鍵。
中國科學院青島生物能源與過程研究所、太陽能光電轉化與利用全國重點實驗室高軍研究員、李朝旭教授聯(lián)合中國科學院理化技術研究所江雷研究員等人組成科研團隊，成功開發(fā)出一種受生物鈣離子通道啟發(fā)的普適性重金屬離子膜分離方法，可高效、綠色、選擇性地提取多種對新能源至關重要的重金屬資源，有望解決傳統(tǒng)重金屬資源提取技術高污染、低效率、高能耗的長期難題。
研究團隊發(fā)現，生物體內鈣離子通道能在高濃度鈉離子中精準、高速傳輸鈣離子，核心在于“異常摩爾分數效應”和“離子單線狀排列誘導的快速集體輸運”兩大機制。前者讓高親和力離子占據狹窄通道并排斥雜質，后者通過離子間靜電排斥降低傳輸阻力。基于此，團隊提出假說：在人工膜中構建單離子尺寸的一維通道，并修飾高親和力功能基團，可實現高效分離。
團隊選用共價有機框架材料作為基礎平臺，通過在孔壁引入對鈾酰離子親和力極強的偕胺肟基團，成功模擬了生物通道的反常輸運特性。實驗顯示，該膜在真實海水中對釩的選擇性達734，較現有最佳吸附材料提升一個數量級，分離速率同樣優(yōu)于吸附材料一個數量級，且無需化學再生，從根本上避免了二次污染。
這項技術通過更換功能基團可拓展至銅、金等多種金屬提取，有望推動關鍵金屬提取向綠色化、高效化變革，為我國礦產供應鏈自主可控提供技術支撐。
（來源：中科院之聲版權屬原作者 謹致謝意）
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