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隨著新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，關(guān)鍵金屬資源的戰(zhàn)略價值日益凸顯。當前關(guān)鍵金屬提取技術(shù)面臨高污染、低效率等瓶頸，亟需開發(fā)綠色高效的替代方案。近期，中國科學院青島生物能源與過程研究所聯(lián)合中國科學院理化技術(shù)研究所等研究團隊，開發(fā)出一種受生物鈣離子通道啟發(fā)的關(guān)鍵金屬分離方法。該方法通過構(gòu)建具有單離子尺寸通道的人工膜材料，結(jié)合高親和力功能基團，在宏觀尺度實現(xiàn)了類似生物通道的高效分離性能，為鈾、銅、金等關(guān)鍵金屬的綠色提取提供了新路徑。研究團隊基于生物鈣離子通道的“異常摩爾分數(shù)效應”和離子單線狀排列誘導的快速集體輸運機制，采用共價有機框架（COF）材料作為基礎(chǔ)平臺，通過引入偕胺肟基團構(gòu)建仿生通道。實驗表明，該膜材料在真實海水中對釩的選擇性達734。在僅施加0.2V低電壓驅(qū)動下，鈾的提取通量達到87.6mg g-1 day-1，分離效率較傳統(tǒng)吸附材料提升一個數(shù)量級。該方法具有普適性，通過更換功能基團可拓展至銅、金等金屬的分離，適用于多種膜分離技術(shù)體系。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。論文鏈接受生物通道啟發(fā)的關(guān)鍵金屬離子分離膜構(gòu)建策略示意圖