近日，程芳琴团队在Environ. Sci. Technol.上发表了配位键与离子通道调控赋能三价离子电吸附分离研究。该研究聚焦复杂多离子体系中Al³⁺高效分离的核心科学问题，以离子嵌入型质子化g-C₃N₄/Ti₃C₂Tₓ法拉第电极为研究载体，系统揭示了电吸附过程中配位键作用、离子通道调控以及Al³⁺迁移增强机制。研究明确，配位键效应（基于离子亲和力）与调控离子通道（层间结构的离子排列优化），是提升Al³⁺电吸附容量核心因素。同时，研究进一步阐明了唐南静电分配-N-Al配位键特异性作用协同分离机制，其决定离子电驱动脱附阈值与本征吸附选择性，实现Al³⁺高电吸附量与Al³⁺/Na⁺选择性分离，在Al³⁺/Na⁺二元盐溶液中铝钠分离因子可达11.08，在多离子共存的模拟电解铝固废浸出液体系中，也展现出优异的Al³⁺定向分离性能。该研究解决了大尺寸三价离子电吸附传输效率低、选择性差的关键问题，为电解铝固废污染控制与资源回收技术创新和应用提供基础科学支撑。

图1. 复杂电解铝固废浸出液（二元Al³⁺/Na⁺）体系中，配位键与离子通道调控三价离子电吸附分离机制与分离性能

本研究突破了传统“层间距主导离子电吸附”的认知，明确配位键效应与调控离子通道提升Al³⁺电吸附容量的核心作用，实现Al³⁺高电吸附量与Al³⁺/Na⁺选择性分离（分离因子达11.08，200次循环后75%容量保持率，电荷效率达95%，能耗低至0.25 kWh kg^-1），为二维层状电极精准设计提供了新的结构准则，解决了大尺寸三价离子电吸附传输效率低、选择性差的关键问题。同时，该研究提出了一种通用策略，阐明了电极-离子界面作用调控离子传输的新机制，为高选择性、多价离子电吸附体系提供了核心理论依据。研究成果可为电解铝废渣浸出液、含铝工业废水资源回收与污染控制提供直接的技术参考，同时为锂、钙等其他多价金属离子的选择性分离、废旧锂电池回收、重金属废水深度处理等领域提供了可借鉴的研究思路，也为进一步拓展电容去离子技术在工业水资源净化与战略金属资源回收领域的应用边界提供了新的可能。

相关研究成果于3月26日以“配位键与离子通道调控赋能三价离子电吸附分离”(Regulated Ionic Channels and Coordinate-Bonded Effect on Enhanced Trivalent-Ion Transport during Electrosorption)为题发表在Environ. Sci. Technol. 2026, 60, 10285-10297期刊。山西大学资源与环境工程研究所程芳琴教授为论文通讯作者，山西大学资源与环境工程研究所钱阿妞老师、吴浩博士为论文的共同第一作者。合作者还有山西大学孙悦、宋安宁硕士、石虎副教授、杨鹏举、高建明、崔莉教授。该研究工作得到国家自然科学基金区域创新发展联合重点项目（U21A20321），吕梁校地合作项目（2022XDHZ15）等支持。

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DOI: 10.1021/acs.est.5c16105

撰稿人：钱阿妞

二审：路广军

三审：郭彦霞