锂离子电池已成为现代生活中必不可少的产品，在手机、电脑、电动汽车等领域具有广泛应用。未来随着世界各国在节能减排方面的进一步努力，对锂的需求将进一步强劲增长。目前，锂的主要来源是盐湖的卤水（比如我国的青藏高原地区以及智力-阿根廷-玻利维亚交接地区的盐湖）或含锂的矿石（如澳大利亚的Greenbushes矿场）。而如今在使用的锂提取过程需要消耗大量的化学品，同时排放大量废水废渣，对自然环境仍然有较大的影响，因而也引发了人们对锂电技术是否算是真正“清洁”的技术的思考。因而，开发更加清洁、减少化学品消耗和能源消耗的新型锂提取技术是近年来科学家研究的热点，许多新型锂提取技术被不断开发出来。

将具有与目标待分离物尺寸相近的孔道的多孔材料构筑成的分离膜可以实现高选择性的分离。这种膜分离技术具有有可连续处理、易于规模化、耗能低、所需化学品少等优点，在水处理、气体分离、离子分离、手性分离等领域展现出巨大价值，成为近年来研究的热点。其中，金属有机框架材料（MOF）是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体组成的多孔状材料。其可低至亚纳米尺度的多孔结构和易于调节的主客体化学使其在吸附、膜分离、催化等诸多领域得以应用。某些具有亚纳米尺度的MOF，因其孔径尺寸与金属离子或水合离子的直径相匹配，由其构成的MOF分离膜可以实现对一/二价金属阳离子的高选择性透过，使其有望在锂提取中大展拳脚。

近日，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的侯觉博士和Kristina博士等人在Advanced Functional Materials上发表了题为Lithium Extraction by Emerging MOF-Based Membranes的综述文章，简述了目前工业上成熟应用的锂提取技术；详细总结和讨论了新兴的基于MOF的分离膜在锂离子选择性传输研究，按照膜的结构特点将其分类为多晶MOF膜（Polycrystalline MOF Membrane）、混合基质膜（Mixed Matrix Membrane）和MOF通道膜（MOF-Channel Membrane）；并对该领域研究面临的挑战和未来潜在的发展方向做了总结和展望。

本文通讯作者为侯觉博士和Kristina Konstas博士，其他参与作者包括CSIRO的Aaron W. Thornton博士、Anita J. Hill院士，墨尔本皇家理工大学（RMIT University）的张华成博士和蒙纳士大学（Monash University）的王焕庭院士。作者抛砖引玉，衷心希望有更多的研究者能够参与到这个有趣且有非常有意义的新兴研究领域中来，也希望这篇综述文章能够对该领域的发展有所帮助。

图1. MOF的结构特点以及三种不同的基于MOF的分离膜。a) 为了提升其离子选择性，MOF的孔径和几何形状及MOF的电荷类型都可以进一步调整。通过引入功能性基团和添加功能化材料可以调节MOF的带电特性。b) 基于MOF的多晶MOF膜、混合基质膜和MOF通道膜的基本结构。

图2. 理想化的基于膜分离技术的锂提取技术。利用对锂离子具有特殊选择性的分离膜从溶液中直接滤去二价的镁离子和钙离子，再将收集的锂离子其转化为工业产品碳酸锂。

相关链接

Jue Hou*, Huacheng Zhang, Aaron W. Thornton, Anita J. Hill, Huanting Wang, Kristina Konstas*. Lithium Extraction by Emerging MOF-Based Membranes. Adv. Funct. Mater. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202105991