锂被誉为“白色石油”、“工业味精”，是重要的战略性资源。跟着新能源技能的继续不断的开展，对锂的需求量日益剧增，到2035年全球锂需求量将到达380万吨。我国70%的锂散布在盐湖中，大部分盐湖镁锂比高达几十至上千。镁锂离子物化性质类似，水合半径（锂：3.8 Å，镁：4.3 Å）附近，给盐湖提锂带来应战，开发提锂膜资料是助力我国盐湖提锂重要的突破口。

  界面聚合法制备的聚酰胺纳滤膜可经过孔径筛分和电荷排挤别离镁锂离子，特别是根据聚乙烯亚胺（PEI ）制备的正电纳滤膜大范围的使用在镁锂别离研讨。但PEI 膜交联密度大，锂浸透率低。经过外表改性、特别支撑层、混合基质改性，可进步膜对镁锂别离功能，但往往触及额定的试验过程和本钱，失去了界面聚合制膜的简易性与可扩大性。界面聚合单体的分散性、反响性与电荷性质仍需进行均衡的规划，以完成一步界面聚合制备镁锂别离膜。离子化单体是一类强电离分子，正电荷密度高、亲水性好，可赋予膜永久正电性，有望直接界面聚合制备高功能膜资料。但其极性强，界面聚合时难以向非极性有机相（正己烷）分散，导致单体的分散性与反响性不匹配，难以直接制备无缺点的界面聚合膜。此外，现在对高功能膜资料的可扩大性研讨较少，大尺度、高功能镁锂别离膜膜组件的制备仍存在比较大难度。

  为此，华中科技大学赵强教授团队规划了一种具有低界面分散、高反响活性的双子季铵盐单体GEM，经过直接界面聚合制得高通量/选择性的镁锂别离膜及组件，从高镁锂比模仿盐湖得到高纯Li2CO3，并提出了离子单体界面聚合的规划准则。相关作业以“Designing Gemini-Electrolytes for Scalable Mg 2+/Li + Separation Membranes and Modules ”为题宣布在《Advanced Functional Materials 》。华中科技大学赵强教授为该论文通讯作者，博士生彭华文为论文榜首作者，本研讨遭到国家自然科学基金等项目赞助。

  为了战胜离子单体分散性与反响性不匹配的难题，该团队规划了低位阻、高活性、空间立构的双氨基季铵盐GEM （图1 ）。GEM 的氨基接在环状骨架的两边，具有高的反响活性，可补偿其低的跨界面分散速度。其组成简洁，产率高，在试验室可一次组成2 千克产品。GEM 可快速与均苯三甲酰氯界面聚合制得薄膜，反响10 min 时，厚度仅有13 nm 。

  膜对一/ 二价离子表现出选择性截留的特色（高二价/ 低一价截留率，图2 ），如镁，锂离子截留率分别为96% ， 40% ，合适用于镁锂别离。膜通量为~120 LMH (6 bar) ，高于文献报导的选用直接界面聚合制得的正电纳滤膜功能。这首要归因于膜超薄的厚度（14 nm ），高的亲水性与自在体积。

  为清楚离子化单体直接界面聚合结构规划准则，规划了一系列比照分子制膜（图3 ）。当添加氨基链长度时（M 1 ），别离功能改变不大，但将氨基替换为羟基（M 4 ），或将季铵盐变为中性分子（M 5 ）时，膜功能明显下降。将环状骨架逐步拆解（M 2 ，M 3 ），别离功能逐步下降。因而离子化单体直接界面聚合必要条件：高活性氨基、环状骨架。

  最终，因为直接界面聚合制备工艺简洁，质料本钱低，该团队制得了2 m 2 的大膜，并制成卷式组件（图4 ）。大膜与组件的功能与小膜功能挨近。选用三段膜组件集成对模仿盐湖别离纯化，镁锂比从40 降至0.03 ，集成组件30 min 内可处理20 L 高浓度镁锂混合液。沉积得到碳酸锂，纯度为98.1% 。

  本文规划了一种新式双子季铵盐水相单体，可直接界面聚合制得高功能镁锂别离膜及组件，从高镁锂比模仿液中得到高纯碳酸锂产品。本作业为规划离子化分子直接界面聚合及制备高功能提锂膜供给了新的思路。

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