清洁能源转型驱动了全球对锂资源需求的激增，进一步凸显了纳滤（NF）和反渗透（RO）膜在选择性提锂过程中的关键作用。然而，锂与镁等二价离子在水合半径和化学性质上的高度相似，使得高效分离极具挑战性。传统工艺不仅能耗高、流程复杂，而且难以满足高纯度锂资源的可持续需求。膜分离技术被认为是实现绿色锂提取的重要方向，但当前主流的聚酰胺纳滤膜依赖酰氯单体反应，存在易水解、副反应多、孔径分布不均以及表面电荷难以调控等问题，导致Li?/Mg2?选择性有限，难以满足高效分离要求。因此，开发全新的界面聚合化学体系，成为突破瓶颈的关键。
近期，浙江大学化学系刘明研究员团队报道了一种基于胺-炔Michael加成反应的点击聚合方法，用于制备聚烯胺纳滤和反渗透膜。该策略以活化炔单体替代易水解的酰氯，所得纳滤膜表面带正电、孔径分布狭窄且具有优异的化学稳定性，实现了高的Li?/Mg2?分离选择性（309）。通过选用具有更小本征空腔的胺单体，相同的化学方法还可制备出反渗透膜（NaCl截留率超过97%）。膜组件级验证表明，该点击聚合纳滤膜与反渗透膜的联用可从盐湖卤水和废旧锂离子电池中生产电池级碳酸锂（纯度>99.9%）。这一高度通用性的点击化学平台，为关键资源的可持续回收提供了一种新策略。
2026年7月4日，相关论文以“Click-polymerized polyenamine membranes for efficient lithium extraction”为题，发表在Nature Communications上。文章第一作者为浙江大学化学系2024级博士生宋子业。该研究得到国家自然科学基金委的支持。
图1 界面聚合制备聚烯胺膜
图2 聚烯胺TFC膜的制备和表征
图3 点击聚合分离膜的分离性能
图4 聚烯胺膜组件用于锂的提取
本研究将胺-炔点击Michael反应成功应用于纳滤和反渗透膜的制备。与传统聚酰胺膜相比，所得聚烯胺膜具有表面正电荷、更均匀狭窄的孔径分布。聚烯胺纳滤膜表现出优异的Li+/Mg2+选择性（309），较带负电的聚酰胺对照膜提高超20倍。得益于酮-烯胺键对酰胺键的替代，聚烯胺膜展现出优异的氯耐受性及酸碱稳定性。采用相同化学方法，通过选取本征空腔更小的胺单体可制备反渗透膜，实现高NaCl截留率。集成于连续螺旋卷式膜组件后，聚烯胺纳滤和反渗透膜可直接从盐湖卤水和废旧锂离子电池中实现高纯度锂的提取。这项工作彰显了胺-炔Michael加成反应作为通用界面聚合平台在制备高性能分离膜方面的巨大潜力，为资源回收和水净化领域的应用开辟了新途径。随着全球对锂资源需求的持续攀升，这一兼具高选择性、优异化学稳定性和可规模化制备优势的膜材料体系，有望成为下一代可持续锂资源提取技术的核心支撑。
该工作是团队近期围绕多孔有机笼（POCs）构建亚纳米孔分离膜所取得的最新进展之一（课题组主页：http://www.mingliulab.com/）。多孔有机分子笼作为一类具有永久性空腔结构的三维有机分子，兼具规整孔道、良好加工性能和模块化设计等特点，已在气体吸附、分子识别和催化等领域展示出广阔的应用前景。尤其值得关注的是，其优异的溶液加工性能使其在膜材料制备中具有天然优势；同时，其孔径在可在原子尺度上精确调控(J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 34, 31060)，且孔道表面易引入丰富的化学修饰位点(J. Am. Chem. Soc., 2026, 148, 2342; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202512561)，为构建亚纳米限域传质通道并实现分离功能的定向设计提供了理想平台。基于上述结构特征，团队借助共晶工程、界面聚合等策略，成功制备了具有规整亚纳米孔道的分离膜，并探索了其在气体及药物分子分离等方面的应用性能（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202420086; 2026, 65, e20819）。
原文链接 https://doi.org/10.1038/s41467-026-75272-6
