生物膜作为最复杂的分离系统，由于其特殊的离子通道的存在，提供了高渗透性和溶质选择性，已成为人工膜设计的天然原型。然而，开发稳定和选择性的人工离子通道仍然极具挑战性。

近日，浙江大学孙琦研究员，美国北得克萨斯大学马胜前教授报道了通过在二维共价有机骨架（COFs）中构建锂纳米通道，开发了一种仿生膜。Li离子与醚基的快速可逆配位加速了Li离子的迁移，从而将Li离子与其他离子区分开来。

文章要点

1）研究人员通过理论和光谱研究揭示了基于寡醚（oligoethers）与锂离子相互作用和动态交换的选择性萃取效率。密集的亲锂位点和一维（1D）通道之间的协同效应大大加快了离子的传输速度，而且可以使用较厚的薄膜。

2）研究人员通过反转电位测量来表示离子通道特性，结果表明，相对渗透率按Li⁺>K⁺>Na⁺>Ca²⁺>Mn²⁺的顺序递减。Li⁺离子的转移得到增强，而其它离子被阻挡，从而具有较高的选择性和渗透性。此外，Li⁺/Mg²⁺分离因子达到64，证实了Li的高亲和性。

这项研究可作为开发用于有效分离离子的选择性人工膜的设计原则。

参考文献

Bing et al., Bio-inspired construction of ion conductive pathway in covalent organic framework membranes for efficient lithium extraction, Matter (2021)

DOI：10.1016/j.matt.2021.03.017

https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.03.017