20日从兰州大学获悉，该校稀有同位素前沿科学中心陈熙萌、李湛研究团队在二维膜的仿生构筑与卤水铀元素精准分离领域取得了重要进展。团队研发出一种基于电荷组装与氢键作用的二维仿生膜技术，在精确离子分离卤水铀元素方面表现出色。相关研究于日前发表在国际学术期刊《先进材料》上。
我研究团队研发出一种基于电荷组装与氢键作用的二维仿生膜技术。受访者供图
锕系元素铀是核工业领域的核心战略资源。长期以来，我国铀矿资源匮乏。海水及我国西部盐湖等卤水资源中虽含大量低浓度铀酰离子，但是从卤水复杂体系中经济、有效地提取低浓度铀酰是一大难题。
“作为一种绿色、高效的分离方法，膜分离在海水淡化、废水处理、铀提取等任务中具有很强的应用性。但目前，其对复杂体系的分离选择性低，膜材料的选择性分离能力至关重要。”团队主要成员、稀有同位素前沿科学中心教授李湛介绍，近年来，二维材料如氧化石墨烯(GO)成为膜材料研究的焦点，然而氧化石墨烯膜的层间相互作用主要依赖范德华力和π-π堆积，导致其在高压或长时间使用下容易出现结构破损，制约了该方法在实际应用中的可行性。
研究团队受植物细胞壁在压力下能够重组为更强、更致密结构的自然启发，创新性地将氧化石墨烯(GO)与工程细菌结合，通过电荷排斥成功诱导液晶结构的形成，并利用外部压力压平细菌、去除层间水分，构建出致密且稳定的二维仿生膜。研究结果表明，新型膜不仅机械强度较纯氧化石墨烯膜提升12.42倍，更实现了对铀酰离子的精准捕获。“这一突破性的研究成果为海水中的铀提取提供了高效、可持续的技术路径。”李湛说。
团队主要成员、兰州大学青年研究员田龙龙介绍，该膜兼具高选择性、强稳定性和低能耗特点，为我国铀资源的高效回收提供了创新解决方案，有望推动铀资源回收产业化。未来可拓展应用至废水处理、稀有金属回收等领域。目前，团队正优化膜结构设计与规模化制备工艺，加速推进技术落地应用。
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