用于二价金属离子分离的功能化二维膜

项目概览

新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院开设这一博士课题，学术联系人为Jie Shen教授，拟开发用于镍、钴选择性分离的功能化二维膜。研究连接材料化学、配位化学与膜科学，关注纳米通道内的化学作用怎样转化为分离性能。项目全年接受申请，列为面向全球学生的资助项目，具体招生与奖助条件仍待确认。

项目详情

镍、钴等二价金属是可充电锂离子电池的重要组成，提高回收效率关系到电池的可持续生产和再利用。分离的难点在于，这些金属离子的尺寸相近、电荷相同。介绍指出，传统分离过程可能需要较多化学品，而现有膜往往难以充分区分性质接近的离子。因此，本题把研究对象放在二维膜中的限域纳米通道。

课题拟同时调控通道的化学性质和结构，引入能够与金属结合的官能团，例如膦酸基。研究将考察，不同离子在配位偏好上的差别，能否转化为穿过膜时的选择性差异。所列官能团是研究示例，介绍没有规定唯一膜材料、配方或固定制备路线。

核心问题是怎样兼顾离子的选择性摄取与其在膜内的有效移动。研究不仅关注离子是否进入膜，也关注进入后如何迁移。博士将比较配体种类、空间排列与通道限域条件的影响，研究这些因素怎样作用于离子结合、脱水及扩散。希望据此弄清功能化方式、离子与膜的相互作用，以及最终镍钴分离表现之间的关系。

工作结合材料合成和膜制备、先进表征、离子输运测量及分子建模。实验和模型都围绕通道化学、离子作用与分离性能展开，形成材料化学、配位化学和膜科学交叉的博士训练。介绍没有指定某一种表征仪器，也未列出个人已经可以使用的设备额度或合作单位。

列出的研究活动包括把结合基团引入二维纳米通道，理解离子在膜中的分配和扩散怎样决定选择性，以及评价分离性能和膜稳定性。研究同时关注膜内过程和整体表现；介绍没有提供已经实现的选择性、处理量、运行寿命或工业回收数据，不能将研究目标写成既有成果。

申请要点

欢迎化学、材料科学、化学工程、环境工程或相关专业背景。膜、纳米材料或分子建模经历有帮助，但并非必需。团队特别重视好奇心及实验研究热情，因此不能把所有拟采用方法逐项提升为申请前的硬性技能。

申请全年开放，未列固定截止、具体入学轮次或个人开始日期。学术联系人为Jie Shen教授，介绍没有提供邮箱，也没有列出完整申请入口及材料清单。具体学历等级、中国学历换算、硕士或英语分数要求尚未明确。

项目列有面向全球学生的资助说明，未公布奖学金名称、个人金额、学费覆盖范围和支持期限。完整的国际学费与生活支持，仍须结合适用奖项确认。

需要进一步确认

申请前应先向学院确认正式招生和奖学金流程、适用轮次及个人资格要求。科研咨询可明确首个二维膜体系、实验与建模的工作比例、指导安排和可用设备。录取、资助覆盖及实际入学时间，仍需学校的正式文件落实。

博士项目研究报告：用功能化二维膜分离镍和钴

值得进一步联系导师，先核实课题名额。 这项南洋理工大学博士研究要解决的难题是：让膜通道更偏好某种金属离子，同时又能让它有效通过。工作横跨制膜、材料表征、传输测量和分子模拟，适合希望把化学相互作用与实验结果联系起来的研究方向。膜或模拟经历有帮助，招生说明并未将其列为必备。国际生有覆盖学费和生活津贴的 RSS 竞争路线，具体名额、评奖资格、续期和工作义务需分别核实。

资料核查于新加坡／中国时间 2026 年 10 月 20 日。课题任务依据 10 月 17 日保存的招生说明；学校政策另作当前核查。三篇原创论文的阅读范围均为完整作者摘要与署名，未阅读正文、补充材料或代码。

研究问题与博士工作

镍、钴同为二价，尺寸也相近，单靠电荷或尺寸很难把它们分开。项目拟调整二维膜受限通道的化学组成和结构，例如引入膦酸等金属结合基团，利用配位和传输差异获得选择性。难点在于，某种离子即使更容易进入膜，也可能被结合得过牢，难以继续移动。要证明分离有效，需要同时解释离子吸附、穿膜传输和稳定性。

博士工作包括材料合成、膜制备、先进表征、离子传输测量和分子模拟。研究因素包括配体种类、空间排布、通道限域，以及它们对结合、脱水和扩散的影响。招生说明尚未确定基底材料、数值性能目标或工业示范。课题组现有研究能够印证通道材料和分离膜的研究基础，但本次未找到与该镍钴题目完全对应的 NTU 官方项目页，当前是否仍有名额、任务如何落实，需要导师确认。

一个有价值的研究成果，应当能把通道化学变化与混合离子条件下的分离表现联系起来，并说明膜能否保持这种表现。这是对课题的分析，不能当作学校追加的强制任务。准备时可先分清吸附选择性、传输选择性、通量和回收率，理解单一离子测试为何未必代表混合体系；本报告不据旧论文推定新课题的性能指标。

2024 年功能化二维膜综述摘要讨论了通道与被分离物种的相互作用，以及可靠运行等问题，可作领域背景。它不计入导师的三篇原创研究。下文两篇分离论文处理水与盐的区分，本题处理镍与钴的区分。已有脱盐成果提供研究思路，镍钴选择性仍须另行验证。

学校、学科与培养

招生单位为新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院（NTU MSE）。具体学位目录确认 MSE 提供材料科学与工程研究型博士，授位单位为 NTU。化学、化工是相关知识和申请背景，不能据此把培养归属改为其他学院。最终注册及指导安排以正式录取文件为准，目前没有联合学位、雇佣合同或外部授位单位的证据。

NTU 在 QS 世界大学排名 2027 中位列第 12，在 QS 学科排名 2026 材料科学中位列第 3。学位目录仍引用材料科学 2025 年第 2 的结果，本文采用较新的学科版本。总体、学科与课题组是不同层次，学校排名不能直接说明 Jie Shen 的指导质量。排名年份与范围。

MSE 培养页面注明适用于 2026/27 学年起入学者，主要要求如下。

• 博士课程 12 学分（AU）；一般要求 CGPA 3.50，NPGS／PGA 获得者要求 4.00，单门课不得低于 C+／2.50。
• 资格考试（QE）通常在入学后 12—18 个月，须满足课程要求并完成报告、口头陈述；获选修课豁免者可能从第六个月起参加。
• 毕业须提交学位论文并通过口试。提交时至少有一篇已接收的第一作者或共同第一作者论文，专利不能替代。

实际入学年份是否另有大学通识或研究训练模块，仍应向学院核实。全日制注册期限为 2—5 年，非全日制为 3—5 年，入学月份是一月或八月。RSS 面向全日制博士，最长资助四年；若研究延长，完成期的费用可能需要另行解决。选课、模拟指导和仪器使用，应与论文及资助时间一起规划。

导师、近期原创与研究条件

官方学院资料与 2026 年 7 月研讨会均将 Jie Shen 列为 NTU MSE 助理教授。课题组研究能源、环境和健康相关的通道材料，主页介绍分离膜成果，组内消息更新至 2026 年 10 月。学术邮箱为 jie.shen@ntu.edu.sg。招生卡片的 Prof 称谓不等于已核实正教授职称。个人教职页访问受限，当前身份由学院公告、近期活动及论文中的 NTU MSE 署名支持。学院研究公告、2026 年学院研讨会、课题组与联系方式。

超薄有序共轭聚合物框架膜，Nature Materials，2022，21 卷，1183—1190 页；DOI：10.1038/s41563-022-01325-y。 Shen 为共同第一作者。完整作者摘要报告了制膜、水盐分离测量，以及分子动力学对集体水传输的解释。它说明团队有把通道结构与传输机制联系起来的研究经历，尚不能证明镍钴配位选择性，也不代表新项目已选定该材料。原摘要与作者信息。

单层二硫化钼晶界工程，Science，2025，387 卷，776—782 页；DOI：10.1126/science.ado7489。 Shen 为共同第一作者，署名 NTU MSE。研究利用晶界孔进行分子筛分，开展正渗透水盐分离测试，展示了结构控制与传输测量的联系。其“水通过、盐被阻挡”的结果不能直接移作两种二价金属的选择性证据。摘要能够确认它包含实验膜研究，详细方法及性能仍待全文审查。原摘要与署名。

MXene—纤维复合传感膜，Nano Letters，2024，24 卷，12333—12342 页；DOI：10.1021/acs.nanolett.4c03896。 Cai 等人的论文中，Shen 列第二位，署名 NTU MSE。研究将多孔复合膜用于皮肤界面的离子电子传感，报告压力感知与智能手套演示。这篇原创可说明相邻的膜材料与器件研究经历，不能列为金属分离成果；具体贡献和指导责任也不能只凭作者顺序判断。原摘要与作者信息。

三篇论文均读到了 PubMed 收录的完整作者摘要及署名，正文阅读为零。Nature、ACS、KAUST 的全文访问未成功，因此本报告对论文的判断限于摘要，未审查补充材料或代码。综述和同文不同版本均未充作额外原创。

早期合作论文不能证明原单位全部设备现在都能在 NTU 使用。当前学院共享设施列有显微、衍射、表面分析、光谱和 ICP-OES 等条件；本项目能使用哪些设备、谁提供分析与模拟支持、预约及耗材如何安排、导师多久讨论一次，仍需面谈。

资助、费用与生活预算

RSS 是适用于国际全日制 MSE 博士申请者的完整资助竞争路线。 NTU Research Scholarship 政策明确覆盖年度学费，并从 2026 年 1 月起向国际博士提供每月 S$3,000基础津贴。通过 QE 后，符合条件者可能再增加每月最多 S$500。

RSS 资格至少要求 Honours（Distinction）或等值学历。首次授予一年，按进展续期，博士最长四年，仍取决于学院安排和资金。申请入学时需表示奖学金意向，成功者随录取收到通知。本题是否有预留名额尚未核实。公开政策已经给出学费和生活津贴的完整路线，申请人仍须参与竞争，并在接受录取前核对实际资助条款。

没有毕业服务绑定，仍须承担在读工作。 RSS 不附毕业后的服务绑定；国际生须完成 GAP。现行 RSS 页面所链接的 GAP 附件规定博士总计 416 小时无额外报酬的工作，逐年制定安排，在资助结束或提交论文两者较早日期之前至少六个月完成。GAP 与其他工作的总时间每周不应超过 16 小时。工作类别、计时和完成质量有限制，未达要求可能影响津贴、学费支持和学籍文件。

2026/27 新入学研究型学费表把 MSE 明确列入实验室类博士。无补贴全年学费为 S$48,370，国际生 SO／GAP 栏为 S$23,250，包含适用 GST。这些是奖学金抵扣前的收费，不能当作 RSS 获奖者必补的差额，也不应再从生活津贴中重复扣除。自费生选择补贴并承担毕业服务义务是另一条路线；未来入学学年的收费仍须另查。

住房和抵达初期现金，是预算中最需要落实的部分。

项目	已核实信息及适用范围
研究生宿舍	供不应求；新研究生优先，房间不保证。当前月租在登录后的系统中，本次未核到个人可用报价。
住宿申请及预付款	2026/27 规则列出 S$27.25 申请费；接受房间时预付两个月房租，抵扣最初两个月。
生活费参考	另一 MSE 授课硕士页面估算 每年 S$18,000，仅作跨项目的新加坡预算参照，学费及杂费另计；不是博士房租报价或费用保证。

来源为住宿供给说明、研究生住宿付款规则及生活费估算所在项目。

每月 S$3,000 对应全年基础津贴 S$36,000。与 S$18,000 的生活费参照相比，算术余量为 S$18,000，尚未计入杂费、搬迁和个人开支，不能视为可储蓄金额。应以实际房价重算，并预留押金、出行及首笔津贴延迟的现金。

外国全日制 NTU 学生通常须在开学前二至三个月申请学生准证。ICA 现行收费为 S$45 处理费、S$60 签发费，如适用另收 S$30 多次入境签证费。实际准证、所需文件和未来收费以当期规定为准。ICA 学生准证申请、ICA 签发收费。

申请背景与正式申请

招生说明欢迎化学、材料、化工、环境工程及相关背景，强调好奇心和实验研究兴趣。膜、纳米材料或分子模拟经历有帮助，未列为必备。工作需要同时关心分子相互作用和材料测量；若只希望做吸附容量或计算筛选，应先核对实际任务。

MSE 招生要求规定，海外申请者须有相关专业二等一及以上本科学历，中国大学相关本科学位平均分至少 80。语言要求为 TOEFL iBT 100 或 IELTS 6.5，成绩有效期两年；大学阶段英文授课证明可能支持豁免。达到门槛后仍需竞争，学院综合研究经历和计划评估。RSS 另有 Distinction 等值资格，不能将本科 80 分写成获奖保证；当前 MSE 具体要求也没有列出必须持有硕士学位。

学校统一指引要求简历、个人陈述和两位学术推荐人，适用时提交研究计划、论文摘要；工程学院项目另需视频陈述（video essay）。GRE／GMAT／GATE 在学校层面为可选，个别项目可能例外，当前 MSE 专页未列为必交。学历等值、英语豁免、文件格式与当期系统清单，可向 msegraduate@ntu.edu.sg 核实。

全年接受课题咨询与正式入学，是两个时间安排。MSE 培养及申请页列出一月、八月两批：八月入学于 1 月 31 日前提交，一月入学于 7 月 31 日前提交。申请和支持文件必须通过在线系统，其他提交方式不受理。本次查询时，统一研究生指引展示 2027 年 8 月入学。因此，2026 年 10 月开始咨询时，这是一条当前可见的正式路线，通常对应 2027 年 1 月 31 日截止；应再确认系统与奖学金内部时间，不能凭全年招生字样认定一月可补录。

准备材料可从自己做过的一个具体问题入手：问题是什么、本人负责什么、结论有哪些测量或模型证据、排除了哪些其他解释。进一步讲清离子结合与穿膜的区别，指出旧论文尚不能回答的问题，提出比较两种解释的思路。这些是准备建议，不应变成额外的软件、仪器、发表论文或操作技能门槛。

领域前景、风险与下一步

这个机会的研究价值，在于镍钴分离问题明确，导师有通道材料研究经历，国际生也有公开的完整资助竞争路线。主要研究风险是：相互作用能否带来选择性，而不把目标离子困在膜内，且这种表现能否维持。水盐实验和模拟结果都还不能回答本题；资助资格与课题实际名额也需分别确认。

IEA 2025 年关键矿产展望讨论镍钴供应集中和回收，支持选择性回收研究的现实意义。其情景分析不等于本项目膜材料的市场预测，也不能用于判断个人就业。可迁移的能力包括离子传输分析、材料表征、模型与测量对照、分离过程评价。MSE 职业页面列出工业和学术去向例子，没有提供本组就业率、薪资或新加坡岗位保证。有年份边界的矿产与回收背景、职业去向证据。

申请前，联系 jie.shen@ntu.edu.sg 确认本镍钴题目是否仍招生、注册是否在 MSE、对应何种奖学金竞争及内部截止日，并附简明简历和研究兴趣说明。向学院确认中国学历、英语豁免、研究计划和视频陈述要求。

面试时，问清首个膜体系、如何区分吸附与穿膜、混合体系及稳定性的判断标准，模拟和分析仪器支持，以及指导频率。讨论若预期选择性未实现，研究怎样调整、学生独立工作与合作方任务如何分配。

接受录取前，核对书面资助的学费覆盖、月津贴、资助月份、续期条件和 GAP 年度安排。将这些期限与注册及发表论文要求对照，明确资助结束后完成研究的费用责任，再落实住房、杂费、抵达初期现金和准证文件。现在最有用的下一步，是带着已查明的 MSE／RSS 条件，向导师询问这项具体课题和名额。

证据与来源

以下按申请判断用途列出公开来源。招生说明的保存证据保留在内部；未找到完全同题的 NTU 官方项目页。

研究与导师

• Jie Shen 的学院研究公告与职称
• Shen 课题组现有研究与联系方式
• 功能化二维膜综述原摘要，2024
• 共轭聚合物框架膜原创原摘要，2022
• 二硫化钼晶界膜原创原摘要，2025
• MXene—纤维传感膜原创原摘要，2024
• MSE 与大学共享研究设施
• Jie Shen 主持的学院研讨会，2026

学校、培养与申请

• MSE 研究型博士培养与入学时间
• MSE 学历、英语与中国本科要求
• NTU 排名年份及学科范围
• 研究生统一申请指引
• MSE 研究生职业去向例子
• MSE 材料科学与工程博士具体目录

资助、费用、生活与准证

• RSS 国际生学费、津贴与资格
• RSS 国际生 GAP 工作义务附件
• 2026/27 研究型项目学费表
• 研究生宿舍申请、分配与付款
• 宿舍供给与研究生优先条件
• 其他 MSE 项目的生活费估算，仅作参照
• ICA 学生准证申请、时间和条件
• ICA 学生准证签发费用

领域与职业背景

• IEA 2025 关键矿产回收与供给展望