兰州大学研究团队稀土元素高效膜分离技术取得重要进展
日期：
2024-06-06
浏览次数:
9
稀土元素作为重要的战略元素，在先进制造以及生命医学领域具有极其重要的意义。然而单一稀土元素的工业需求纯度极高，此外稀土元素常以共生矿的形式存在。此外，稀土放射性核素在癌症治疗等领域具有广泛应用，其高纯度和稳定性对提高疗效和安全性至关重要。因稀土元素半径相似和化学性质相近，传统的包括化学过程的萃取分离和基于物理过程的膜分离等方法面临环境友好性差、选择性低、成本高等问题。因此发展一类简单快速高效的稀土分离技术，对于推动我国经济社会的发展具有极其重要的意义。膜分离技术作为一种先进的新兴分离技术，因其绿色环保、无相变、无添加剂引入、易于自动化操作等优势，已被广泛的应用于工业、农业、食品与药物生产领域。近日，兰州大学稀有同位素前沿科学中心陈熙萌、李湛团队的一项题为“构建二维异质结构通道：利用工程化生物膜和石墨烯进行精准的钪筛分”的突破性研究成果发表在国际顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials）。团队成员利用工程生物膜和氧化石墨烯纳米片之间的二级结构，成功构建了一种具有高效分离性能的二维异质通道。这项全新的膜技术不但实现了钪离子的选择性识别与筛分分离，还对其他稀土元素的分离和提纯具有重要意义。研究团队受细胞离子通道蛋白的启发，创新性地将工程生物膜嵌入氧化石墨烯膜层之间，通过在异质通道中引入具有超强亲和力的镧离子结合蛋白（LanM），实现了对特定稀土离子的精准识别和筛选。工程细菌外膜首次被剥离并插入氧化石墨烯膜层之间，以保护LanM蛋白，利用外膜中丰富的脂类和糖类与氧化石墨烯膜功能基团之间的相互作用，精确固定膜层间距，大幅提升了膜的热力学稳定性和机械性能。此外，研究团队借鉴细胞仿生膜的特性，将其与氧化石墨烯结合，进一步优化了膜的选择性和稳定性。仿生膜模仿了天然细胞膜的结构和功能，具备自我修复、选择性透过等优点，使得二维异质结构通道在实际应用中更加高效和可靠。通过引入仿生膜，研究团队成功解决了传统膜分离技术中存在的一些局限，使膜分离技术在稀土元素的分离纯化方面取得了突破性进展。与传统方法相比，该方法不仅简单、快速、高效、绿色环保、低成本，而且展现出对钪离子（Sc3+）的更加出色选择性分离性能（Ce3+/Sc3+选择性系数高达167, La3+/Sc3+选择性系数高达103, Yb3+/Sc3+选择性系数高达69），此外研究人员也通过长期稳定性和拉伸应变测试验证了膜分离性能的非凡稳定性，为工业化大规模的应用奠定了基础。该技术提供了一个稳定且精确的二维异质通道，显著提高了钪和其他稀土元素的分离选择性和效率，不仅为其他稀土元素的分离和提纯提供了新思路，也为医用稀土放射性核素的高效分离提供了新的解决方案。未来，此项创新技术可在医学和工业应用中广泛推广，为稀土资源的高效利用和可持续发展做出重要贡献。兰州大学稀有同位素前沿科学中心为第一单位和唯一通讯单位。博士研究生梁晶和张鑫副教授为论文的第一作者，陈熙萌教授、李湛研究员和青年研究员田龙龙为共同通讯作者，苏州大学刘庄教授团队对本研究提供了支持。研究受到国家重点研发计划（稀土新材料）专项、国家自然科学基金、甘肃省重点人才项目、兰州大学中央高校基本科研业务费、兰州市青年人才项目资助。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202404629
Hot News
/
相关推荐
2025
-
06
-
20
点击次数:
4
来源：X-MOL近年来，稀土掺杂的光子雪崩荧光凭借其独特的高阶非线性发光特性，吸引了全球研究者的关注。光子雪崩现象源自镧系离子掺杂体系中激发态粒子之间的能量正反馈循环，使得系统在极微弱的激发或环境扰动下，展现出指数级的发光强度突变。这一特性使其在低成本超分辨率成像、超灵敏光学传感、以及多物理场耦合探测等领域展现出巨大潜力。光子雪崩的高阶非线性响应是多重物理过程协同作用的结果，涉及激发态和基态吸收、...
2025
-
06
-
20
点击次数:
5
来源：Science Direct智能有机室温磷光（RTP）材料具有感知和响应外部刺激的能力，通过表现出不同的长寿命、发光颜色和附加特性来实现这一功能，这使它们成为先进防伪技术的有希望的候选材料。与其他刺激（例如机械力、电场和磁场、离子、温度）相比，水是一种理想的外部刺激，因为它容易获得、价格低廉且环保。然而，由于水分子会猝灭三线态激子，水致变色的RTP材料往往属于猝灭型。因此，基于葫芦[8]脲（...
2025
-
06
-
19
点击次数:
100
2025年6月18日下午，在上海师范大学化学与材料学院的会议室，海关总署、上海海关第二次来上海市稀土协会开展调研座谈，主要针对稀土全产业链追溯体系建设、标准应用与海关协同防控，以及近期企业在通关方面遇到的实际问题开展交流，海关总署风险防控局（上海）信息处、上海海关风险防控分局的多位领导、协会的六家稀土磁材企业以及上海市稀土学会等相关代表约20人出席本次会议。会议由协会副秘书长崔中倪主持，协会副会长...
2025
-
06
-
19
点击次数:
155
2025年6月18日下午，在上海师范大学化学与材料学院的会议室，海关总署、上海海关第二次来上海市稀土协会开展调研座谈，主要针对稀土全产业链追溯体系建设、标准应用与海关协同防控，以及近期企业在通关方面遇到的实际问题开展交流，海关总署风险防控局（上海）信息处、上海海关风险防控分局的多位领导、协会的六家稀土磁材企业以及上海市稀土学会等相关代表约20人出席本次会议。会议由协会副秘书长崔中倪主持，协会副会长...