哈工大化工与化学学院邵路教授团队同步调控分离膜熵垒和焓垒实现高效离子分离 助力锂资源高效提取

哈工大全媒体（梁英爽 王文广 文/图）近日，哈工大化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员邵路提出运用多孔中间层调控单价选择性阳离子交换膜选择层结构和荷电特性来同步调节离子跨膜传输熵垒和焓垒的新方法，解决了传统聚合物膜高离子通量与渗透选择性难以兼顾的难题。相关研究以《同步调控分离膜熵垒和焓垒实现高效离子分离》（Simultaneous Manipulation of Membrane Enthalpy and Entropy Barriers towards Superior Ion Separations）为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该工作为锂资源的高效提取和运用提供先进技术支撑。

离子分离在能源、化工等领域具有广泛应用，采用基于单价离子选择性膜的电渗析技术可从水体中回收有价值的矿产资源，将极大推动经济可持续发展。然而，现有溶解扩散模型和能斯特-普朗克模型并不能为单价选择性膜结构设计提供理论指导，极大地限制兼具高离子通量和渗透选择性的单价离子进行选择性膜开发。

针对此难题，邵路教授团队提出在基材与荷正电选择层间引入多孔中间层吸附功能性小分子交联剂（咖啡酸分子）以提升基材与选择层间的结合性，提高荷正电选择层交联度并增加膜表面功能基团含量，实现对离子跨膜传输的熵垒和焓垒同步调控，维持锂离子跨膜传质阻力，同时有效提升高价离子跨膜传质阻力，最终所得膜展现出极为优异的锂/镁分离性能。该工作为我国高镁锂比盐湖锂资源高效提取提供新路径，为保障我国能源安全等重大战略提供先进的分离膜技术支撑。

哈工大为论文唯一通讯单位。化工与化学学院邵路教授、张艳秋副教授、郭靖副研究员为论文共同通讯作者，博士研究生王文广为论文第一作者。邵路教授团队硕士研究生汪超、中国石油大学（华东）孙海翔教授参与相关研究工作。

该研究工作获国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题、江苏省未来膜技术创新中心项目等资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202408963

含多孔中间层的咖啡酸/聚乙烯亚胺荷正电组装膜结构示意图