基于正电荷通说念中的反离子效应终了高通量下Li+/Mg2+分离
锂资源看成电子开拓和电动汽车的枢纽原料，由于大家锂矿资源有限，盐湖提锂已成为锂资源的最遑急着手。然则，盐湖中含有开阔与Li +离子化学性质相似的Mg 2+离子，极地面加多了盐湖提锂的难度，难点在于何如终了离子的高效分离。当今的斟酌主要聚合在调控膜的尺寸和电荷量以终了Li +/Mg 2+分离斟酌标明，在膜内构筑兼具高Li +/Mg 2+分离比和高锂离子通量的离子采取性传输通说念是开发高效离子膜的枢纽。然则，以尺寸筛分和Donnan消除为主的膜在提高Li +/Mg 2+的采取性的同期会放手锂离子通量，这不能幸免加多了分离经由的能耗。
对于广州俱乐部发布的解散公告，广州队球迷会也相当不满：既无红头文件、又无公章的所谓“公告”。该公告内容逻辑混乱、信息模糊，既缺乏权威性，更显得态度敷衍。如此低质的应对方式，难道是对球迷长期支持的回应？如此不负责任的表现，难道是职业俱乐部应有的风范？
中国足协公布了49家俱乐部获得2025赛季职业联赛准入资格的通知，沧州雄狮、广州队和湖南湘涛因未能满足准入标准而未能获得资格。
浙江大学张庆华教悔团队针对Li +/Mg 2+分离比和锂离子通量间开阔存在的“trade-off”效应，提议正电荷通说念中的反离子效应，构筑了具有高效Li+传输通说念的分离膜，并解说了反离子效应在高效锂离子传输中的作用。基于Manning的反离子凝合表面和密度泛函表面野心，揭示了一价阳离子通过与阳离子孔中锚定的反离子互相作用酿成的高速传输模式。阳离子型共价有机框架（COF）膜在电渗析测试中发扬出321的高Li +/Mg 2+采取性，同期具有超卓的锂离子渗入率（0.53 mol m -2 h -1）。关连络头恶果以题为“Three-dimensional cationic covalent organic framework membranes for rapid and selective lithium extraction from saline water”发表在《Nature Water》（DOI：10.1038/s44221-024-00379-3）。浙江大学博士生孟文通和陈想帆为论文共同第一作家，浙江大学为论文第一单元，浙江大学张庆华教悔为论文的通信作家，华中师范大学邱明副教悔为论文的共同通信作家。
【著述要点】
斟酌东说念主员通过定制具有不同电荷密度的COF膜（COF-300-CH）来展示反离子效应在离子精密筛分中的遑急作用。通过硫醇-烯烃点击化学在COF的埃级通说念中引入阳离子侧链，从而终了一价离子和二价离子的高效分离。改性后的COF-300-CH具有尺寸更小的带正电荷的离子通说念，发扬出优异的Li +/Mg 2+采取性。实验和表面野心标明，当一价阳离子穿过带正电荷的COF膜时，它们更容易与吸附在孔隙中带正电荷基团周围的反离子发生互相作用，从而缩小传输能垒，终了锂离子的高效传输。
图1. COF膜结构和COF膜中反离子效应的透露图。
【膜的制备与表征】
为了赢得带正电荷的离子通说念，最初通过界面团聚制备了乙烯基官能化的COF膜（COF-300-V）。COF-300-V中丰富且易于搏斗的乙烯基锚固位点也使得硫醇-烯基点击反应更容易进行，从而酿成半胱胺盐酸盐（CH）官能化的COF膜（COF-300-CH）。进一形势，通过遏抑CH的溶液浓度，终显著COF-300-CH膜正电荷密度的改换。
图2. COF膜的物理化学特色姿色。
【浓度运行阳离子的采取性传输】
使用浓度运行扩散安设斟酌了COF膜中的离子传输特色。关于COF-300-V膜，阳离子渗入率罢免K +>Na +>Li +>Mg 2+的规则，这与水合离子直径的大小相对应。COF膜改性后，单离子系统的阳离子通量罢免K +>Na +>Li +>>Mg 2+的规则，发扬出极高的梦想离子采取性。同期，一价阳离子保抓0.2-0.6 mol m -2 h -1的高渗入率（图3a-c）。
除了尺寸筛分效应外，孔说念中的电荷密度也会影响纳米受限空间中的离子传输行为。为了阐扬电荷密度在系统中的孝顺，斟酌东说念主员制备了具有不同CH修饰量的膜，跟着修饰量的加多，正电荷密度迟缓加多。与COF-300-V膜比较，所有这个词COF-300-CH膜的MgCl 2渗入性齐大幅下跌，这是由于改性后孔径减小以及带正电荷的膜对Mg 2+的静电消除作用。LiCl的渗入率与COF-300-V膜的渗入率保抓通常的数目级，发扬出通俗的Li +/Mg 2+采取性（图3e和3f）。通过比较具有不同CH接枝量的膜的电解质渗入率，发现跟着孔隙电荷密度的加多，MgCl2的渗入速度呈先缩小后加多的趋势。Li+的渗入速度则迟缓飞腾。针对这一额外阵势，斟酌东说念主员进一步接收电化学情势来解耦膜内阴离子和阳离子的传输，探索锂离子和镁离子在渗入经由中的传输机制。
图3. COF膜中阳离子的采取性传输。
【电场运行阳离子的传输特色】
为解释上述单/多价离子的不同渗入行为，斟酌东说念主员在电解质系统中引入了化学势梯度，以进一步斟酌阳离子在带正电荷纳米流体孔隙中的传输模式。通过Henderson模子野心得出，COF-300-CH x膜发扬出Cl –/Mg 2+的显耀采取性，Mg 2+确凿无法透过COF-300-CH x膜。关于接枝量低于COF-300-CH 0.6的膜，Mg 2+/Cl –的迁徙速度之比迟缓下跌。跟着电荷密度的进一步加多，Mg 2+/Cl –的迁徙速度比加多。这种阵势与MgCl 2在浓度运行下的渗入行为一致。从表面上讲，膜的正电荷改性会导致膜对阳离子的激烈消除，孔隙正电荷密度的加多会导致阳离子迁徙速度缩小。但实验扫尾标明，改性孔隙中锂离子的迁徙速度跟着改性量的加多而加多。当电场看成驱能源时，Li +在膜中的传输行为不受迁徙的Cl –的影响。因此，Li+迁徙数的加多并非由离子对机制或Cl–快速移动通过正电COF膜在膜两侧酿成电位差所致。
图4. 电场运行的离子传输特色。
【反离子介导的阳离子传输】
关于离子交换膜而言，在高浓度电解质环境中，反离子对膜内固定电荷基团的屏蔽效应会导致共离子更容易投入膜内。反离子可能是促进COF膜中一价阳离子传输的遑急要素。证据曼宁的反离子凝合表面，当曼宁参数大于临界值时，固定电荷基团的静电场会重迭，发生反离子凝合。COF-300-CH 0.6膜的曼宁参数值为1.2，大于临界值，使反离子发生凝合，并暂时被限度在膜中带正电荷的基团隔壁。具体来说，孔隙内带正电的官能团周围存在反离子，一方面占据孔隙空间，增强了对多价阳离子的尺寸筛分效应。另一方面，反离子在孔中酿成局部带负电的区域，阳离子不错与这些带负电的区域互相作用，从而弥补水合层亏损的能量。因此，这些反离子区域的酿成对单价阳离子的快速渗入起到了促进作用。圮绝作用（由空间位阻和静电消除酿成）和促进作用（由反离子效应酿成）之间的竞争关系主导着阳离子的传输行为，导致锂离子和镁离子发扬出迥然相异的渗入阵势。
反离子效应进一步通过分子能源学和重新分子能源学模拟被考据。由于存在固定的带正电荷的基团，脱水后的Mg 2+受到激烈的静电消除，因此吸附能量很高，难以吸附在膜名义。比较之下，Li +更容易吸附在膜名义。随后，较小的水合直径和水合能使得Li +只需克服较低的能垒即可投入孔说念。在存在反离子的情况下，Li +不错沿着顽劣垒旅途传输。从全体迁徙的旅途来看，LiCl以离子对的边幅接近孔说念。Cl –随后吸附在带正电荷的基团隔壁，Li +在Cl –酿成的带负电荷区域的匡助下穿过孔说念。因此，斟酌东说念主员觉得固定正电荷基团周围的反离子不错有用促进一价阳离子的传输并提高离子采取性。为了考据反离子效应的开阔性，斟酌东说念主员还测试了COF-300-CH 0.6膜中具有不同反离子类型的盐的渗入速度。扫尾阐发所有这个词不同类型的反离子齐具有反离子效应，可促进一价阳离子的传输（图5g）。
图5. COF膜离子分离机理和电渗析性能斟酌。
【电渗析性能评估】
斟酌东说念主员专揽电渗析法考据了COF-300-CH 0.6膜在锂索要方面的后劲（图5h）。在5 mA cm -2的电流密度下测量了COF膜的分离性能。在此要求下，COF-300-CH 0.6的Li +/Mg 2+采取性达到321，锂渗入速度达到0.53 mol m -2 h -1。为了更好地模拟试验情况，斟酌东说念主员以三元离子夹杂物（Mg 2+ : Ca 2+ : Li + = 64:1.5:1）看成锂资源索要的模子，解说了COF膜的提锂性能。
【论断】
在这项责任中，通过将阳离子基团引入COF骨架，并斟酌浓度运行和电场运行要求下阳离子的传输行为，阐发了反离子效应在快速离子传输中的遑急性。反离子被限度在正电荷基团隔壁，其能源学较慢，孔说念内酿成局部负电环境，使一价阳离子大概沿着能垒较低的旅途传输。这些特色确保膜保抓高离子采取性，同期显耀了提高单价阳离子的渗入率，有望大幅缩小分离能耗，该技艺关于盐湖中的锂资源索要极具诱导力。
浙江大学张庆华教悔团队先容与博士后招聘信息
团队先容:
浙江大学张庆华教悔永诀在浙大化工学院和浙大衢州斟酌院建树了界面功能材料斟酌团队，团队现存教悔2东说念主，后生斟酌东说念主员10余东说念主。团队聚焦于高性能、高附加值的高端化学品、氟硅团聚物与新能源材料的研发，包括特种工程塑料、氟硅树脂、功能膜材料、锂电枢纽材料、电解质锂盐等，开发了一系列新式仿生表界面功能材料，基于多规范结构的构筑与调控，提议了多机制协同抗污新成见，发展了系列新式智能抗粘附名义，终显著材料表界面性能的显耀提高以及应用鸿沟的拓展，终显著在自清洁涂料、分离膜、海洋防污、锂电板等鸿沟的产业化应用。完成包括国度当然科学基金要点、国防要点基金、浙江省环节科技专项等神气30余项；迄今为止，已在 Nat. Water, Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., AIChE J., Adv. Mater等外洋泰斗期刊上发表学术论文200余篇。获授权发明专利70余项，含PCT专利多项。已主抓完成包括国度当然科学基金、浙江省环节科技专项等神气30余项；恶果获江苏省科学技艺奖一等奖、中国化工学会技艺发明一等奖、中国轻工业纠合会技艺发明一等奖等省部级奖励8项，获中国专利优秀奖，日内瓦外洋发明奖等专利恶果奖4项。
主页运动：https://person.zju.edu.cn/0007280
团队招聘博士后3~5名
学科标的：材料、化工、高分子、化学、能源环境、有机合成等关联专科。
斟酌标的：1）仿生多规范界面功能材料、多功能膜分离材料与名义改性、反应型智能超浸润自清洁材料；2）新能源材料的遐想、构筑与应用，全固态电板技艺、固态电解质与隔阂材料、锂电板/锂硫电板电极与粘结剂；3）在功能团聚物复合材料与涂层材料、特种团聚物树脂材料（膜材料、电板材料等）、氟硅高分子材料的遐想合成与工程化应用鸿沟，从事应用基础斟酌、枢纽技艺攻关与居品开发责任。
责任场地：浙江大学衢州斟酌院/浙大化工学院
要求：
1）具有博士学位（含应届博士毕业生）；
2）具备塌实的材料化学或化工基础及产业化想维；
3）忙绿上进，善于通常交流，具有通俗团队合营智商、入手智商和推论力。
关联待遇
1）税旧年薪35~40万；
2）五险一金、如期体检、租房补贴、东说念主才公寓、东说念主才津贴等；
3）责任功绩超过、清高斟酌院公开招聘斟酌东说念主员任职要求者，出站后可优先聘请到浙江大学衢州斟酌院科研岗亭责任，并享有相应引进东说念主才待遇：安家扶植、购房补贴（共160万元）和东说念主才津贴等；
4）提供通俗的实验与科研要求，开展外洋前沿性的斟酌，以及参加国表里高水平学术会议的契机；支援请求各类博士后基金和神气；基本待遇参照浙江大学博士后待遇章程，课题组补贴和奖励面议。
应聘方式
特意者请将应聘材料（包括学习和责任阅历、已发表的科研论文、已取得的科研恶果等）发至揣测东说念主：高淳厚（[email protected]）
着手：高分子科学前沿
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