我國科研團隊稀土元素高效膜分離技術取得重要進展

2024年06月06日 13:43:03來源：化工儀器網點擊：8381

　　【化工儀器網項目成果】近日，蘭州大學稀有同位素前沿科學中心陳熙萌、李湛團隊在稀土元素分離技術領域取得了重大突破。他們的研究成果“構建二維異質結構通道：利用工程化生物膜和石墨烯進行精準的鈧篩分”已發表于國際頂級期刊《先進材料》。這一技術不僅實現了鈧離子的高效選擇性識別與分離，還為其他稀土元素的分離和提純提供了新思路。

稀土元素，作為一類重要的戰略資源，在先進制造、新能源、生命醫學等多個領域都發揮著不可替代的作用。然而，由于稀土元素間半徑相似、化學性質相近，傳統的分離方法如化學萃取和物理膜分離等，常面臨環境友好性差、選擇性低、成本高等問題。

針對這一難題，陳熙萌、李湛團隊受細胞離子通道蛋白的啟發，創新性地將工程生物膜與氧化石墨烯納米片結合，成功構建了一種具有高效分離性能的二維異質通道。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穩定性和機械性能。同時，通過在異質通道中引入具有超強親和力的鑭離子結合蛋白（LanM），實現了對特定稀土離子的精準識別和篩選。

值得一提的是，該團隊還借鑒了細胞仿生膜的特性，將其與氧化石墨烯結合，進一步優化了膜的選擇性和穩定性。仿生膜模仿了天然細胞膜的結構和功能，具備高機械性能、高選擇性與高透過率等優點，使得二維異質結構通道在實際應用中更加高效和可靠。

經過長期穩定性和拉伸應變測試，該技術展現出了非凡的穩定性，為工業化大規模應用奠定了堅實基礎。與傳統方法相比，該技術不僅簡單、快速、高效、綠色環保、低成本，而且展現出對鈧離子的更加出色選擇性分離性能。

此次研究的成功，不僅為我國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的發展貢獻了重要力量。未來，該技術有望在稀土資源回收、稀土材料制備等領域發揮重要作用，推動我國稀土產業的綠色、高效、可持續發展。

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