離子分離在資源提取領(lǐng)域至關(guān)重要。膜分離技術(shù)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于鹽湖提鋰等場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)高效的離子分離膜是提鋰的關(guān)鍵所在。以氧化石墨烯（GO）膜為代表的二維層狀膜在離子分離中極具潛力，但分離精度與分離效率往往相互制約，難以滿(mǎn)足實(shí)際需求。因此，如何在膜內(nèi)構(gòu)建有序、快速的離子傳輸通道，成為突破上述瓶頸的核心。

為解決上述難題，本研究采用經(jīng)非對(duì)稱(chēng)氨基化修飾的環(huán)糊精（ACDs）作為“交通控制員”，將其與羧基化氧化石墨烯（CGO）膜有序交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)通道重構(gòu)。ACDs窄面上的氨基與CGO片層邊緣的羧基通過(guò)靜電作用精準(zhǔn)連接，相鄰ACDs之間則通過(guò)窄面氨基與寬面羥基形成氫鍵；ACDs在CGO層間以首尾相連的方式有序排列，構(gòu)筑出連續(xù)、定向的跨膜離子通道。定向排列的ACDs空腔為L(zhǎng)i⁺提供了優(yōu)先傳質(zhì)路徑，同時(shí)通過(guò)空間位阻效應(yīng)阻礙Mg²⁺通過(guò)。所制備的CGO-ACDs膜滲透速率為0.38 mol m^-2 h^-1，Li⁺/Mg²⁺理想選擇性達(dá)126.6。即使在鎂鋰比高達(dá)169的模擬鹵水中，Li⁺/Mg²⁺實(shí)際選擇性為45。不僅如此，在高鹽度環(huán)境（139.2 g L^-1）長(zhǎng)期運(yùn)行下，膜的分離因子仍能保持近15。

圖1 CGO-ACDs膜內(nèi)定向離子通道示意圖與Li⁺/Mg²⁺分離選擇性

研究工作為開(kāi)發(fā)面向鹽湖提鋰及其他工業(yè)離子分離應(yīng)用的定向離子通道膜提供了全新設(shè)計(jì)思路，對(duì)推動(dòng)膜分離技術(shù)在資源可持續(xù)提取中的應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)成果以“Asymmetrically aminated-cyclodextrins create oriented ion channels within laminar GO membranes”為題發(fā)表于Journal of Membrane Science期刊。