近日，兰州大学稀有同位素前沿科学中心陈熙萌、李湛团队在稀土元素分离技术领域取得了重大突破。他们的研究成果“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”已发表于国际顶级期刊《先进材料》。这一技术不仅实现了钪离子的高效选择性识别与分离，还为其他稀土元素的分离和提纯提供了新思路。
稀土元素，作为一类重要的战略资源，在先进制造、新能源、生命医学等多个领域都发挥着不可替代的作用。然而，由于稀土元素间半径相似、化学性质相近，传统的分离方法如化学萃取和物理膜分离等，常面临环境友好性差、选择性低、成本高等问题。
针对这一难题，陈熙萌、李湛团队受细胞离子通道蛋白的启发，创新性地将工程生物膜与氧化石墨烯纳米片结合，成功构建了一种具有高效分离性能的二维异质通道。该通道利用工程生物膜与氧化石墨烯之间的相互作用，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。同时，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。
值得一提的是，该团队还借鉴了细胞仿生膜的特性，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。
经过长期稳定性和拉伸应变测试，该技术展现出了非凡的稳定性，为工业化大规模应用奠定了坚实基础。与传统方法相比，该技术不仅简单、快速、高效、绿色环保、低成本，而且展现出对钪离子的更加出色选择性分离性能。
此次研究的成功，不仅为我国稀土资源的高效利用提供了有力支撑，也为全球稀土元素分离技术的发展贡献了重要力量。未来，该技术有望在稀土资源回收、稀土材料制备等领域发挥重要作用，推动我国稀土产业的绿色、高效、可持续发展。
来 源：中国稀土网
