兰大科研团队从海水中高效提取铀

　　近日，兰州大学教育部稀有同位素前沿科学中心陈熙萌教授、李湛研究员团队在战略元素稀土与铀酰离子膜分离领域连续取得了新突破，为构建的仿生二维通道可广泛应用于从海水中提取铀，为高科技产业和绿色能源的发展提供了坚实的技术支撑。

　　稀土元素和铀酰离子是现代科技和能源领域中不可或缺的战略资源。稀土元素被誉为“工业维生素”。铀作为核能发电的关键燃料，其在清洁能源发展中的重要性不言而喻。

　　然而，这些资源的高效提取和利用一直是全球科技和工业发展的瓶颈，我国在这些关键材料的获取和利用上面临着“卡脖子”问题。海水中蕴藏着丰富的铀资源，但从海水中高效提取铀依然是一个巨大的技术挑战。因此，开发高效、选择性强且可持续的分离技术，对于稀土和铀资源的高效利用具有重大意义，直接关系到国家战略资源安全和科技自主创新能力。

　　膜技术作为重要的分离手段，已被广泛应用于生物、医学、化工、食品等领域。二维膜作为一种新兴的分离材料，因其可控的层间距与易于功能化的单原子单元，在离子与分子分离领域中具有巨大的应用潜力。然而，二维膜的层间传质空间过于狭小（亚纳米级），在二维空间中进行精确的材料设计和化学合成，尤其是在实现亚纳米级孔道精确控制方面，面临着巨大的挑战。

　　针对上述挑战，近日兰州大学陈熙萌教授和李湛研究员团队通过开发一类全新结构与功能的工程化生物膜和异质结膜通道，展现出类细胞膜离子通道的优异性能，实现了复杂体系中稀土与铀酰离子的精确识别与高效分离。这些突破性研究成果分别发表在材料与化学领域顶级期刊《先进材料》、《先进功能材料》和《化学科学》上。在《先进材料》上发表的一项研究中，兰州大学团队展示了通过工程化的大肠杆菌膜与石墨烯氧化物层叠构建的二维异质结构通道，这一设计实现了钪离子与其他稀土元素的高选择性分离。发表在《先进功能材料》上的另一项研究解决了在二维亚纳米空间中进行可控化学反应和精确材料构筑的问题，通过这种独特的筛分机制，实现了钪与其他稀土元素的选择性筛分。发表在英国皇家学会（RCS）旗舰刊《化学科学》上的文章，重点研究了二维层状膜在海水提铀中的应用。通过在石墨烯氧化物的膜中嵌入具有特异性识别铀酰离子的DNA片段，研究人员成功构建了仿生二维通道，实现了高效的铀分离。研究结果表明，基于石墨烯氧化物的膜材料具有卓越的传质能力，可广泛应用于从海水中提取铀。

　　这些研究通过创新的二维（2D）异质结构通道和精准膜工程技术，不仅为复杂条件下战略元素的高效分离提供了创新的技术路径，也为未来相关技术的发展奠定了坚实基础。随着这些研究的进一步推进，稀土和铀酰离子的高效分离和纯化将为高科技和工业应用带来更广阔的前景。（记者 张云文）