仿生COF膜

零能耗提钾

通过亚纳米氧官能团通道与Ag/AgCl氧化还原对耦合，将盐度梯度转化为内部电场，无需外部能量输入即可实现钾、氯离子的选择性传输。

郭庆 · Huaxi, Guo · 张立 · Ma, Shengqian · 孙琦

Nature Communications 2025

参数信息

K⁺通量

2.6 mol m⁻² h⁻¹

Cl⁻通量

3.2 mol m⁻² h⁻¹

Cl⁻/SO₄²⁻分离因子

332

K⁺/Mg²⁺分离因子

60

技术优势

零外部能耗

盐度梯度经Ag/AgCl氧化还原对转化为内部电场，驱动离子自主传输，无需外接电源或压力。

通量提升数倍

K⁺和Cl⁻通量分别达到2.6和3.2 mol m⁻² h⁻¹，比被动扩散高出五倍以上。

选择性大幅超越扩散极限

Cl⁻/SO₄²⁻、K⁺/Mg²⁺、K⁺/Na⁺、K⁺/Li⁺分离因子分别达到332、60、7、11，显著高于被动扩散的253、27、3、5。

应用场景

• 盐湖提钾：从复杂卤水中直接选择性提钾，无需高能耗蒸发或化学沉淀。
• 工业离子分离：在无外部能耗下实现多组分离子分离，可替代高能耗分离单元。
• COF膜分离：通过COF膜的亚纳米通道与氧化还原对耦合，实现选择性离子传输。
• 离子筛分膜：利用氧官能团调制的静电势实现按价态和尺寸筛分离子。