外媒：中國科學家報告海水提硼新突破，開辟全球資源競爭新領域

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觀海局

近日，西北農林科技大學研究團隊在《科學通報》上發表研究成果，展示了一種通過太陽能驅動從海水中同時獲取淡水與硼元素的技術。

該文章名為《太陽能驅動的多領域協同策略用于綜合淡水生產和硼收集》（Solar-driven multi-field synergistic strategy for intergrated freshwater production and boron harvesting），作者為：Shan li ,Ke zhao,fangxia Yang,Heng Zhang,Zhen Yu,Ninging Cao,Zhimin Fan。

中國是全球最大的硼消費國，本土產量不能滿足需求，嚴重依賴進口。土耳其和美國是全球硼礦物最主要的生產國。海水中硼的濃度約為每升4.5毫克，盡管含量微薄，但考慮到海洋的巨大體量，潛在儲量遠超陸地礦藏。因此，科研人員從海水中提取硼技術的突破，為中國利用豐富海洋資源、實現硼資源供應獨立自主創造了可能。展望未來，從海水中提取戰略金屬，或成為全球資源競爭的新領域。

該項技術值得關注的有：

● 該系統利用太陽能同時從海水中提取淡水和硼元素，使得其經濟性大為提高。

● 在實驗室測試中，該系統每小時每平方米可產出2.14公斤淡水，提取225.52毫克硼。

● 在戶外測試中，該系統運行三小時后每平方米仍產出5.2公斤淡水，同時提取了122毫克硼。

● 研制出一種名為MMS的特殊復合凝膠，在太陽光照射下表現出更高的蒸發效率。

● 凝膠材料經過七次循環使用后，硼吸附容量仍保持在86%以上，重復使用性能優異。

同時，作者也指出，當前海水中提取硼元素技術面臨的最大問題是成本。相關材料的制備工藝復雜，成本相對較高，如何降低材料成本并實現規模化生產，是技術商業化的首要難題。此外，凝膠材料的耐久性、在復雜海洋環境中的穩定性，以及硼元素的后續提純與利用，都需要進一步的工程驗證。

當前，該項技術還處于早期階段，距離大規模商業化還有很長的路要走。但在全球對關鍵礦產供應爭奪愈發激烈的背景下，該項技術的戰略價值已然凸顯。

以下是《南華早報》的報道：

中國西北農林科技大學的科學家們開發出一種從海水中提取和收集硼的創新技術。硼是一種輕質元素，用作先進高超音速武器超燃沖壓發動機的固體燃料。釹鐵硼稀土磁體廣泛應用于工業和軍事領域，在當前關鍵礦產貿易摩擦的背景下，這類磁體尤其引人關注。這些高性能稀土磁體不僅依賴釹和鐵，在制造過程中還需要硼，因此，能否獲得這三種元素對全球供應鏈具有重要的戰略意義。

中國是全球硼需求量最大的國家，但并非主要生產國。土耳其和美國合計生產了世界上大部分的硼礦。

海水中含有微量硼，傳統的反滲透海水淡化技術無法去除，甚至可能使其濃度升高。長期飲用含硼的純凈水對人體健康有害。

11月7日發表于中國同行評審期刊《科學通報》的一項研究指出，“太陽能驅動界面蒸發（SDIE）已成為一種新型的可持續淡水生產技術”。該研究團隊由西北農林科技大學陜西省經濟植物資源開發利用重點實驗室的樊志敏領導。

據范及其同事稱，近年來將選擇性吸附劑集成到SDIE系統中取得了進展，從而實現了淡水和鋰、鈾、銫等有價值元素的共提取。

受這項研究的啟發，該團隊設計了一個強大的單一系統，利用太陽能從海水中提取淡水和硼。 該團隊設計了一種名為MMS的新型凝膠，以天然物質海藻酸鈉為基底，并混合了兩種高科技化合物MXene和MgO。MXene是一類具有類石墨烯結構的二維過渡金屬碳化物納米材料，以其高光熱轉換效率而聞名。這種凝膠在太陽光照射下表現出更高的蒸發效率。

同時，氧化鎂（MgO）可作為吸附劑，有效捕獲并保留海水中的硼。

樊教授的團隊表示，他們將MMS復合凝膠制成厚度僅為2毫米的薄片。上層漂浮在水面上，可以接觸空氣和陽光，而下層則與海水保持接觸，從而實現吸收。

在陽光照射下，凝膠上層表面的水分蒸發形成濃度梯度，將海水向上吸引到凝膠內部。與此同時，與海水接觸的凝膠下層不斷吸收水分和硼。研究人員表示，凝膠中的氧化鎂（MgO）能夠實現對硼的定向吸附。

研究人員表示，在陽光照射下，MXene-MgO復合凝膠會通過蒸發產生淡水。同時，海水中的硼元素會被特異性地捕獲和積累。

他們表示，在實驗室測試中，該系統每小時每平方米凝膠可蒸發2.14公斤（4.7磅）淡水，硼的積累量為225.52毫克。

研究人員表示，MMS成功的關鍵在于其獨特的分級多孔結構以及MXene和MgO的協同作用。MXene納米片提供了寬帶光吸收和高效的光熱轉換，而MgO納米顆粒則起到了有效的硼吸附劑的作用。

他們指出，值得注意的是，MMS內的溫度、濃度和流動場之間的相互作用顯著增強了硼的吸附動力學。

最后，為了評估其實際性能，研究人員在香港對該設備的結構設計進行了戶外測試。運行三小時后，觀察到設備頂部有冷凝水。

盡管在3月份的測試期間太陽輻射相對較弱，但該凝膠仍實現了每平方米5.20公斤的水產量和每平方米122.45毫克的硼提取能力，并且在冷凝液中未檢測到硼離子。

根據該論文，這種凝膠可以多次重復使用。研究人員表示，經過七個循環后，其硼吸附容量仍保持在86%以上，凸顯了其優異的重復使用性能；此外，在整個七個循環過程中，其蒸發速率也幾乎沒有下降。 “我們已經證明，工程化的MMS在同時生產淡水和從海水/鹽水中提取硼方面具有巨大的潛力，”樊教授在論文中總結道，并補充說，該團隊希望討論“MMS的成本和可擴展性，特別是對于大規模應用”。

來源：科學通報，南華早報等。

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