天津工业大学：先进分离膜材料 | Nature Water

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膜技术前沿

近日，天津工业大学化学学院孙跃教授团队在学术专著建设和前沿基础研究方面均取得标志性成果，充分展现了学校在先进分离膜材料领域的强劲创新实力与突出学术影响力。

在学术专著方面，2025年度国家科学技术学术著作出版基金资助项目公布，由天津工业大学化学学院副院长、实验室中心主任孙跃教授与中南民族大学校长刘义教授联合编著的《大环膜分离技术基础》成功入选，获得国家科学技术学术著作出版基金资助。

国家科学技术学术著作出版基金是我国支持高水平科技学术著作出版的专项基金。此次获批，充分体现了该著作在学术前沿性、体系系统性及研究创新性上的突出优势，也印证了天津工业大学在膜分离科学领域的深厚积淀。《大环膜分离技术基础》系统构建了大环膜分离技术的理论体系与材料框架，系统阐述了超分子大环膜的设计原理、材料制备方法、离子与分子选择性分离机制、气体分离、水处理净化、能源转化及人工智能辅助膜设计等核心内容，为该领域研究提供了全面、系统的学术参考支撑。

图1 ISGC膜的设计思路：仿生离子通道

在前沿基础研究领域，孙跃教授联合四川大学、美国莱斯大学等团队完成的研究论文“Scalable glass composite membranes for highly selective lithium enrichment”，于4月14日在国际期刊《Nature Water》发表。

该研究受生物离子通道-钠钾协同转运蛋白启发，设计了一种基于金属有机框架（MOF）的离子选择性玻璃复合膜（ISGC）。其中ZIF-8晶体凭借约0.34nm的孔窗和约1.16nm的孔腔，提供了亚纳米级离子传输通道；将其掺入ZIF-62玻璃基质中，可有效桥接无序玻璃区域，形成连续且具有尺寸选择性的离子传输路径。在亚纳米限域通道与脱水-再水合耦合效应的协同作用下，该膜在盐湖卤水中实现K⁺/Li⁺选择性410、Na⁺/Li⁺选择性80。放大为盘管模块后，系统可在12小时内将锂从2.0g/L富集至64.6g/L，直接制得电池级Li₂CO₃，能耗仅为1.02kWh/kg，为可持续锂回收提供了具有变革意义的技术平台。该工作将MOF玻璃-晶体复合理念应用于单价阳离子精准分离，实现了从分子识别到工程放大的全链条验证。MOF-ISGC膜可作为可持续锂回收及选择性离子分离的变革性平台技术，进一步拓展应用于海水提铀、关键金属回收、工业废水处理等广阔领域。

图2：膜材料制备与结构表征——展示复合膜的形成过程、晶体结构与孔径分布。

图3：离子传输行为——分析不同离子的导电性、迁移数及传输能垒

图4：分离性能——展示膜在单盐和多盐体系中的高选择性与稳定性。

图5：分子机制——从能量、结构和动力学角度解析离子筛分原理。

来源：今日新材料，仅供行业交流，助力科学传播，如有侵权，请联系后台删除。

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原标题：《天津工业大学：先进分离膜材料 | Nature Water》

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