稀土元素由17种金属元素组成，包含镧系元以及IIIB族的钪和钇。这些稀土元素在冶金、军事、石油化学工业、玻璃陶瓷、农业和新材料等范畴具有极端严重的作用。稀土的富集和别离在资源的出产和循环运用中起着至关重要的作用。传统的稀土别离选用酸浸进程，进程杂乱，设备巨大、并伴随着有机溶剂的很多运用，对环境造成了极大的损坏。此外，因为稀土离子之间极端类似的物理化学性质，对单一稀土元素的别离极具挑战性。

  近来，来自中国科学院理化技能研讨所的江雷/闻利平/孔祥玉研讨团队报导了一种功用化的仿生离子通道，并将其用于稀土离子的别离。该研讨团队制备了具有不对称结构和氨基酸功用化的仿生纳米流体通道，该通道在混合的镧系（Ln3+）离子溶液中可完成超快速、选择性提取镝（Dy3+）离子。其间，Dy3+在通道中的电导率比在体溶液中高出两个数量级，通道对镝离子与钕离子的选择性（Dy3+/Nd3+）高达~60。研讨团队规划的仿生离子通道能有用提取超低浓度的Dy3+，并使得Nd3+的纯度到达99.8 wt.%，这种功能有望在稀土资源的循环运用和环境保护等范畴发挥及其重要的作用。理论模仿标明，在限域通道中，Dy3+与外表氨基酸分子优先结合，这源于配位匹配以及离子半径的耦合作用。相关作用以“High-efficiency dysprosium-ion extractionenabled by a biomimetic nanofluidic channel”为题宣布在《Nature Communications》上，榜首作者为中国科学院理化技能研讨所特别研讨助理辛伟闻博士。

  图1. 仿生通道中的非对称离子传输。（a）生物离子通道。（b）用于稀土离子选择性传输的仿生离子通道。（c-f）不同润饰条件对应通道的I-V曲线及离子电导。（g）不同润饰程度通道外表对应的XPS成果。（h）不同电压下仿生通道的离子电导随时刻的散布状况。（i）离子电导散布核算。

  图2. 仿生通道扩展稀土离子传输行为的差异性。（a）不同稀土离子的I-V曲线。（b,c）不同稀土离子在-2V（b）以及+2V（c）电压下的离子电导率。（d）稀土离子间的电导率之比。（e）仿生通道对稀土离子传输差异作用作用。（f）稀土离子在体相以及通道中的迁移率。（g）体相与通道中Dy3+/Nd3+的迁移率差异。

  图3. 稀土离子与氨基酸基团相互作用表征。（a）稀土离子与GLP分子相互作用后的核磁共振氢谱。（b）稀土离子与GLP分子相互作用后的络合常数。插图是镝离子与钕离子别离与GLP分子的滴定改变联系。（c）镝离子与钕离子与GLP分子作用后的X射线吸收近边图谱。（d）镝离子与钕离子与GLP分子作用后的傅里叶改换延伸X射线吸收精密图谱。（e）镝离子与钕离子与GLP分子作用后以及它们的氧化物对应的小波改换图谱。

  图4. 仿生通道的稀土离子别离功能。（a）在施加+2V偏压条件下，不同稀土离子的传输速率。（b）在施加-2V偏压条件下，不同稀土离子的传输速率。（c）在施加+2V偏压条件下，不同稀土离子的速率之比。（d）在施加-2V偏压条件下，不同稀土离子的速率之比。（e,f）接纳液以及原液中各种稀土离子含量之比改变。（g）仿生离子通道用于二元稀土（Dy3+/Nd3+）离子别离。（h）二元离子别离循环功能。（i）二元溶液通过一级别离后各溶液中两种稀土离子含量改变状况。

  图5. 理论核算。（a）稀土离子与GLP片段结合的简化模型。（b）不同稀土离子的结合能核算。

  总结：作者提出的用于稀土离子别离富集的仿生离子通道，避免了运用有机试剂以及废酸或许废碱的发生，是一种绿色、可继续的办法，为稀土离子的别离供给了潜在的操作渠道。

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