近日，蘭州大學(xué)稀有同位素前沿科學(xué)中心的陳熙萌、李湛團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)重要突破，他們成功地利用工程化生物膜和石墨烯構(gòu)建了一個(gè)二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)通道，實(shí)現(xiàn)了鈧的精準(zhǔn)篩分。這一研究成果對(duì)于鈧資源的提取和利用具有重要意義。
據(jù)了解，蘭州大學(xué)科研人員利用工程生物膜和氧化石墨烯納米片之間的二級(jí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一種具有高效分離性能的二維異質(zhì)通道。這項(xiàng)全新的膜技術(shù)不但實(shí)現(xiàn)了鈧離子的選擇性識(shí)別與篩分分離，還對(duì)其他稀土元素的分離和提純具有重要意義。
膜分離技術(shù)作為一種先進(jìn)的新興分離技術(shù)，因其綠色環(huán)保、無(wú)相變、無(wú)添加劑引入、易于自動(dòng)化操作等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品與藥物生產(chǎn)領(lǐng)域。研究團(tuán)隊(duì)受細(xì)胞離子通道蛋白的啟發(fā)，創(chuàng)新性地將工程生物膜嵌入氧化石墨烯膜層之間，通過(guò)在異質(zhì)通道中引入具有超強(qiáng)親和力的鑭離子結(jié)合蛋白，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定稀土離子的精準(zhǔn)識(shí)別和篩選。工程細(xì)菌外膜首次被剝離并插入氧化石墨烯膜層之間，利用外膜中豐富的脂類和糖類與氧化石墨烯膜功能基團(tuán)之間的相互作用，精確固定膜層間距，大幅提升了膜的熱力學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能。
研究團(tuán)隊(duì)借鑒細(xì)胞仿生膜的特性，將其與氧化石墨烯結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化了膜的選擇性和穩(wěn)定性。仿生膜模仿了天然細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，具備高機(jī)械性能、高選擇性與高透過(guò)率等優(yōu)點(diǎn)，使得二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)通道在實(shí)際應(yīng)用中更加高效和可靠。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)通道可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鈧的高效篩分和回收。相比于傳統(tǒng)的方法，該方法不僅具有更高的篩選效率，而且還可以減少能源消耗和環(huán)境污染。此外，該方法還可以應(yīng)用于其他稀有元素的提取和回收中，具有廣泛的應(yīng)用前景。
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