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喜报!我院在Advanced Functional Materials发表高水平研究论文!关键稀散金属选择性分离研究取得新突破
时间: 2025-12-16 17:43      点击:

近日,我院与加拿大阿尔伯塔大学合作团队在国际权威期刊Advanced Functional Materials发表研究论文“Dual-Ligand Metal-Organic Frameworks via In Situ Amidoxime Engineering for Selective Ion Separation”(DOI:10.1002/adfm.202526751)。该成果聚焦拜耳液等复杂高碱体系中镓离子(Ga(III))的选择性识别与连续分离难题,为关键稀散金属的绿色回收与高效分离提供了可推广的新策略,充分展示了我院在功能材料、界面分离与过程强化方向的创新实力。

本论文由我院资源加工与高效利用团队研究生吕志方同学和范桂侠教授为第一作者,杨闻帅教授、滕道光副教授与阿尔伯塔大学曾宏波教授为共同通讯作者。研究受生物体系中肟类基团“双配位捕获金属离子”机制启发,提出温和条件下的原位偕胺肟表面工程化策略,实现了金属有机框架材料(MOFs)在保持结构完整与孔道特征的同时进行高密度、可控功能化接枝,从而显著增强对Ga(III)的选择性识别与结合能力。密度泛函理论(DFT)计算与分子力测量进一步揭示,偕胺肟基团通过N/O双配体协同配位显著提升与Ga(III)的相互作用强度,形成“材料设计—机理闭环—性能提升”的系统性证据链。

研究结果表明,在拜耳液体系中,该功能化MOFs实现Ga(III)吸附量达205.13 mg g-1,Ga(III)/V(V)分离比超过7.0,较同类材料提升近一个数量级。同时,研究团队将MOFs集成于聚合物网络中构建三维流通式反应器,实现连续原位吸附—脱附循环,在高水通量(>1250 L m-2h-1)条件下仍保持超过90%的持续Ga(III)回收效率,为面向工程化应用的连续分离提供了可靠技术路径。

图1. MOFs-AO吸附剂与连续流反应器的设计理念

a)肟类微生物载体精准捕获金属离子示意;b) MOFs原位偕胺肟功能化路线;

c) UiO-66-AO掺杂三维流通式连续反应器构建与工作示意。

一直以来,我院坚持面向国家战略需求和关键金属资源安全,持续推进高水平科研攻关与国际合作交流,聚焦关键稀散金属富集分离与绿色冶金关键技术,强化“材料—界面—过程”一体化创新体系建设。此次在Advanced Functional Materials发表研究成果,是我院在高水平论文产出、关键技术原创与国际合作育人方面取得的重要进展,也将进一步提升我院在关键金属分离材料与过程强化领域的学术影响力。

未来,我院将继续围绕关键稀散金属资源高效回收与高纯制备的重大需求,深化跨学科协同创新与国际合作研究,推动基础研究与工程应用贯通发展,产出更多具有国际影响力的原创成果,为服务国家战略与地方产业升级贡献更大力量。

(供稿:资源加工与高效利用团队)

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