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兰大科研团队:稀土元素高效膜分离技术取得突破性进展

2024-06-06 09:00:36 来源:矿冶园科技资源共享平台
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简介:近日,兰州大学稀有同位素前沿科学中心陈熙萌、李湛团队近日在国际知名学术期刊《先进材料》上发表了一项突破性研究成果,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”。
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、李湛团队近日在国际知名学术期刊《先进材料》上发表了一项突破性研究成果,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”。

稀土元素高效膜分离技术
图片来源:网络

研究人员利用工程生物膜和氧化石墨烯纳米片之间的二级结构,构建了一种具有高效分离性能的二维异质通道。李湛介绍,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。

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,具备高机械性能、高选择性与高透过率等优点,使得二维异质结构通道在实际应用中更加高效和可靠。

该技术的成功开发,为稀有金属的提取和纯化提供了一种全新的方法,具有重要的工业应用价值。此外,这项研究也为二维材料在环境治理、资源回收等领域的应用开辟了新的可能性。兰州大学的这一成果,再次证明了我国在材料科学和工程领域的创新能力和研究水平,对于推动相关科技进步和产业发展具有重要意义。
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