随着锂电池隔膜、海水淡化、血钾治疗及盐湖提锂等领域的快速发展，对能精确筛分单价离子的材料需求愈发迫切。然而，锂、钠、钾等单价离子以及镁等部分二价离子具有相似的水合半径和化学性质，使得有效的单价离子筛分成为一个巨大的挑战。为了应对这一难题，受自然界离子泵的启发，长安大学本科生辛博宇、刘佳晨学生团队基于金属有机框架（MOF）制备分离膜，通过引入正电化学基团使得膜表面和孔隙内带电，在膜上构筑仿生带电离子通道，研究了不同带电功能基团和MOF框架设计对离子传输性质的影响，成功组装了一批离子分离性能优良的MOF基离子筛分膜，实现了对锂离子等特定单价离子的高效筛分。
团队采用超声震荡、微波合成、真空抽滤、烘箱干燥一体化制备来简单快速、环保地制备MOF晶粒，成功制备出一种适用于化学电池隔膜、污水处理和气体分离等多个领域的多用途MOF离子筛膜材料。能够高效地对单价离子进行筛分，兼具优异的离子选择性和离子渗透性。同时团队实现了该MOF离子筛膜材料的快速、绿色制备，保证了制备工艺的简单和可控，使得该膜材料具有良好的推广前景。
图为团队成员在实验室合成膜材料
通过本研究，团队成功制备了一种多用途MOF离子筛膜材料，该材料在离子筛分性能上表现出色，且制备过程绿色环保、能耗低、工艺简单可控。特别是在锂电池隔膜中，MOF膜能够高效地在镁离子环境中筛分出锂离子，展现出其在盐湖提锂领域中广阔的应用潜力。未来，我们将进一步优化MOF材料性能，拓展其应用场景，为相关领域的发展提供强有力的技术支持。
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