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傳統(tǒng)鹽湖提鋰技術(shù)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(jié)構(gòu)與超高的水通量，在海水淡化、污水處理以及分離分析領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)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(shí)環(huán)境中多離子的選擇性、快速、高效分離。

為此，研究團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)出一種全新結(jié)構(gòu)的二維異質(zhì)結(jié)復(fù)合膜。該膜利用膜層間的限域傳輸過程，成功實(shí)現(xiàn)了在真實(shí)鹽湖環(huán)境中對(duì)鋰及相關(guān)戰(zhàn)略元素的分離提取。

研究團(tuán)隊(duì)在氧化石墨烯膜的二維夾層中通過單離子誘導(dǎo)合成策略，原位限域合成出二維金屬有機(jī)框架材料和二維海藻酸鈉納米帶，進(jìn)而構(gòu)建出一種全新結(jié)構(gòu)的二維三元異質(zhì)結(jié)膜。該類二維異質(zhì)結(jié)通道可允許小尺寸水合離子快速通過，同時(shí)阻止了較大尺寸水合離子在二維膜層間的快速傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)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(dá)到20.9、31.2和9.5，具有較廣的工業(yè)化應(yīng)用前景。

研究人員認(rèn)為，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了二維膜材料對(duì)于復(fù)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(jī)理，不但為先進(jìn)二維膜材料的設(shè)計(jì)與構(gòu)筑提供了新思路，也為復(fù)雜體系中相似物質(zhì)之間的高效分離提取提供了一種新技術(shù)，同時(shí)為鹽湖鹵水中鋰離子的分離提取開辟了一條新路線。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00473