新型复合膜有助实现高效盐湖提锂

科技日报讯 （记者颉满斌）11月26日，记者从兰州大学获悉，该校稀有同位素前沿科学中心陈熙萌教授、李湛研究员团队，在盐湖卤水战略元素膜分离研究中取得系列新进展。相关研究成果先后在国际材料与化学领域期刊《美国化学会志·金》和《纳米快报》上发表。

锂作为重要的不可再生战略资源，在我国新能源、先进制造等领域具有重要地位。我国的锂资源主要存在于盐湖卤水中。目前，传统盐湖提锂技术仍存在二次污染、成本高、回收率低、选择性差等问题。

自2020年开始，陈熙萌团队致力于开发一种从卤水到高纯锂、再到锂同位素的连续分离提取工艺。研究团队成功设计出一种全新结构的二维异质结复合膜（以下简称二维膜）。该膜利用二维膜层间的选择性限域传输过程，成功实现了在真实盐湖环境中对锂及相关战略元素的分离提取。

据介绍，该类二维膜的通道允许小尺寸水合离子的快速通过，同时阻止了较大尺寸水合离子在二维膜层间的快速传输，进而实现了混合体系中多离子之间的超高选择性尺寸筛分，具有较好的工业化应用前景。“二维膜层间同时存在两种结构，金属有机框架材料/石墨烯异质结构的存在显著提高了膜的分离选择性，而聚合物/石墨烯异质结构的存在改善了膜的机械强度和稳定性，进而大幅提升了膜的实际应用潜力。”陈熙萌说。

李湛介绍，该技术实现了二维膜材料对于复杂体系中多离子之间的筛分，研究还解析了多种离子在二维膜层间的尺寸限域筛分机理。研究成果不但为先进二维膜材料的设计与构筑提供了新思路，也为复杂体系中相似物质之间的高效分离提取提供了一种新技术，同时为盐湖卤水中锂离子的分离提取开辟了一条新路线。