冠醚接枝框架锂筛膜

选择性从阳离子中筛锂

一种把锂选择性冠醚共价固定在尺寸匹配的金属有机框架孔道中的复合膜，通过尺寸排阻与分子识别协同，能从常见离子中优先透过锂离子，抑制非选择性泄漏。

Liying, Huang · Xuan, Ding · Shiwei, Xu · Yueyue, Feng · Guofeng, Wang · Guo, Qin · 刘楠楠 · 时茜 · 高军

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

Li+/Na+选择性

{'zh': '7.1', 'en': '7.1'}

Li+/K+选择性

{'zh': '4.0', 'en': '4.0'}

Li+/Ca2+选择性

{'zh': '44.2', 'en': '44.2'}

Li+/Mg2+选择性

{'zh': '118.1', 'en': '118.1'}

Li+渗透率

{'zh': '10.8', 'en': '10.8'} mol m−2 h−1

技术优势

离子选择性不再依赖缺陷控制

冠醚共价固定在尺寸匹配的MOF孔中，从根源上抑制非选择性离子泄漏，而非依赖膜的致密性或后处理。

二价离子筛除尤其明显

对Ca2+和Mg2+的选择性分别达到44.2和118.1，主要得益于MOF孔道的尺寸排阻效应，可有效应对盐湖卤水中高镁锂比的挑战。

仿生离子通道的选择机制

DFT计算表明，对一价离子的选择性来自冠醚的分子识别，对二价离子来自尺寸排阻，类似生物离子通道的协同机制。

锂渗透率与选择性兼得

在保持对Mg2+高选择性的同时，Li+渗透率达10.8 mol m−2 h−1，避免选择性提高通常伴随的通量下降问题。

应用场景

• MOF膜分离：用尺寸匹配的MOF孔道共价固定冠醚，实现缺陷可控的锂选择性膜分离。
• 锂资源提取：从含Na+、K+、Ca2+、Mg2+的卤水中优先透过Li+，直接提锂。
• 离子选择性膜：通过冠醚分子识别与尺寸排阻，对一价、二价离子均实现高选择性筛分。