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傳統鹽湖提鋰技術存在二次污染、成本高、回收率低、選擇性差等問題。氧化石墨烯膜作為一種新興的二維膜分離材料，其可控的層間結構與超高的水通量，在海水淡化、污水處理以及分離分析領域具有廣闊應用前景。然而，容易腫脹、變形、失效的二維層間通道，限制了其在真實環境中多離子的選擇性、快速、高效分離。

為此，研究團隊成功設計出一種全新結構的二維異質結復合膜。該膜利用膜層間的限域傳輸過程，成功實現了在真實鹽湖環境中對鋰及相關戰略元素的分離提取。

研究團隊在氧化石墨烯膜的二維夾層中通過單離子誘導合成策略，原位限域合成出二維金屬有機框架材料和二維海藻酸鈉納米帶，進而構建出一種全新結構的二維三元異質結膜。該類二維異質結通道可允許小尺寸水合離子快速通過，同時阻止了較大尺寸水合離子在二維膜層間的快速傳輸，進而實現了混合體系中多離子之間的超高選擇性尺寸篩分，鋰鉀、鈉鉀以及鋰鎂分離因子分別達到20.9、31.2和9.5，具有較廣的工業化應用前景。

研究人員認為，該技術實現了二維膜材料對于復雜體系中多離子的篩分，并闡明了多種離子在二維層間的尺寸限域篩分機理，不但為先進二維膜材料的設計與構筑提供了新思路，也為復雜體系中相似物質之間的高效分離提取提供了一種新技術，同時為鹽湖鹵水中鋰離子的分離提取開辟了一條新路線。

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00473