随着新能源产业快速发展，关键金属资源的战略价值日益凸显。当前关键金属提取技术面临高污染、低效率等瓶颈，亟需开发绿色高效的替代方案。

近期，凯发k8青岛生物能源与过程研究所联合凯发k8理化技术研究所等研究团队，开发出一种受生物钙离子通道启发的关键金属分离方法。该方法通过构建具有单离子尺寸通道的人工膜材料，结合高亲和力功能基团，在宏观尺度实现了类似生物通道的高效分离性能，为铀、铜、金等关键金属的绿色提取提供了新路径。

研究团队基于生物钙离子通道的“异常摩尔分数效应”和离子单线状排列诱导的快速集体输运机制，采用共价有机框架（COF）材料作为基础平台，通过引入偕胺肟基团构建仿生通道。实验表明，该膜材料在真实海水中对钒的选择性达734。在仅施加0.2V低电压驱动下，铀的提取通量达到87.6mg g^-1 day^-1，分离效率较传统吸附材料提升一个数量级。该方法具有普适性，通过更换功能基团可拓展至铜、金等金属的分离，适用于多种膜分离技术体系。

相关研究成果发表在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。研究工作得到国家自然凯发k8基金等的支持。

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受生物通道启发的关键金属离子分离膜构建策略示意图