我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)稀土元素高效膜分離技術(shù)取得重要進(jìn)展
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，蘭州大學(xué)稀有同位素前沿科學(xué)中心陳熙萌、李湛團(tuán)隊(duì)在稀土元素分離技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破。他們的研究成果“構(gòu)建二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)通道：利用工程化生物膜和石墨烯進(jìn)行精準(zhǔn)的鈧篩分”已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》。這一技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了鈧離子的高效選擇性識(shí)別與分離，還為其他稀土元素的分離和提純提供了新思路。 此次研究的成功，不僅為我國(guó)稀土資源的高效利用提供了有力支撐，也為全球稀土元素分離技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)了重要力量。未來(lái)，該技術(shù)有望在稀土資源回收、稀土材料制備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)的綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展。
稀土元素，作為一類重要的戰(zhàn)略資源，在先進(jìn)制造、新能源、生命醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著不可替代的作用。然而，由于稀土元素間半徑相似、化學(xué)性質(zhì)相近，傳統(tǒng)的分離方法如化學(xué)萃取和物理膜分離等，常面臨環(huán)境友好性差、選擇性低、成本高等問(wèn)題。
針對(duì)這一難題，陳熙萌、李湛團(tuán)隊(duì)受細(xì)胞離子通道蛋白的啟發(fā)，創(chuàng)新性地將工程生物膜與氧化石墨烯納米片結(jié)合，成功構(gòu)建了一種具有高效分離性能的二維異質(zhì)通道。該通道利用工程生物膜與氧化石墨烯之間的相互作用，精確固定膜層間距，大幅提升了膜的熱力學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能。同時(shí)，通過(guò)在異質(zhì)通道中引入具有超強(qiáng)親和力的鑭離子結(jié)合蛋白（LanM），實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定稀土離子的精準(zhǔn)識(shí)別和篩選。
值得一提的是，該團(tuán)隊(duì)還借鑒了細(xì)胞仿生膜的特性，將其與氧化石墨烯結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化了膜的選擇性和穩(wěn)定性。仿生膜模仿了天然細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，具備高機(jī)械性能、高選擇性與高透過(guò)率等優(yōu)點(diǎn)，使得二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)通道在實(shí)際應(yīng)用中更加高效和可靠。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期穩(wěn)定性和拉伸應(yīng)變測(cè)試，該技術(shù)展現(xiàn)出了非凡的穩(wěn)定性，為工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)方法相比，該技術(shù)不僅簡(jiǎn)單、快速、高效、綠色環(huán)保、低成本，而且展現(xiàn)出對(duì)鈧離子的更加出色選擇性分離性能。
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