近日，我校国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心于建国教授与林钰青特聘研究员等在高性能离子选择性分离膜领域取得重要进展，相关研究成果以“Hydration channel engineering in Tröger’s base-POP membranes for mono/multivalent cation and anion discrimination”为题，发表于国际知名学术期刊 Science Advances。
针对传统离子交换膜难以兼顾离子传输效率与选择性，且通常局限于特定阳离子或阴离子体系的分离难题，研究团队提出了一种基于水合通道工程的广谱离子筛分策略。通过构筑具有刚性共价交联网络的Tröger’s base多孔有机聚合物膜，精准调控亚纳米尺度离子传输通道，在有效抑制膜溶胀的同时，实现了单价离子的快速传输与多价离子的高效截留。结合实验表征与分子模拟，研究揭示了空间限域、离子脱水合能垒及静电相互作用对离子选择性迁移的协同调控机制，实现了涵盖阳离子与阴离子体系的广谱单价/多价离子选择性分离，展现出优异的离子传输性能与运行稳定性。
在应用方面，研究团队进一步验证了该膜材料在盐湖提锂与模拟海水精制等复杂盐水资源化过程中的应用潜力。针对高镁锂比盐湖卤水，团队构建了三阶段电渗析锂富集流程，通过逐级抑制Mg²⁺传输，将卤水中的Mg²⁺/Li⁺比降低至初始值的约1/500，无需传统镁、钙预沉淀处理，经后续浓缩与沉锂工艺，最终获得纯度达99.5%的碳酸锂产品。同时，该膜材料还可用于模拟海水中多价杂质离子的选择性去除与高纯度氯化钠富集，进一步验证了其在不同离子体系中的分离适用性。相关成果为复杂盐水中的关键资源高效分离与回收提供了新的材料设计思路与技术路径。
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博士生孙浩攀与助理研究员甘宁为论文共同第一作者，林钰青特聘研究员与日本神户大学Hideto Matsuyama教授、韩国汉阳大学Young Moo Lee教授为共同通讯作者。该研究获得上海市科技计划国际科技合作项目以及中国博士后科学基金项目的研究经费支持。
论文链接：//www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef9368
