《全球铁合金网》2021-7-16:17种金属稀土元素——元素周期表中的57到71以及钪和钇——是广泛应用于技术的关键资源。它们存在于风力涡轮机、液晶显示器、电池和便携式电子产品中。
17种金属稀土元素是广泛应用于各种技术的关键资源,包括风力涡轮机、液晶显示器、电池和便携式电子产品。
由于提纯后的稀土元素主要来自外国,因此美国的稀土供应链出现了问题。
美国艺术与科学学院化学与化学生物学副教授贾斯汀·威尔逊(Justin Wilson)获得了美国能源部基础能源科学项目的一笔拨款,用于开发分离稀土元素的更有效方法,使其在国内获得经济上可行。
威尔逊说,尽管美国境内有稀土元素的天然矿藏,但从经济角度来看,环境和成本方面的担忧使这些矿藏难以获取。因此,目前大多数稀土元素都来自环境法规不那么严格的国家,比如中国。在自然界中,这些元素总是以混合的形式在同一矿床中被发现。因此,获取纯稀土元素的主要成本驱动和环境因素是它们的分离。
威尔逊说,因为这些元素有相似的化学性质,它们的分离是很重要的。目前的方法需要在一个称为液-液萃取的过程中进行多个步骤,这是一个能源密集型的过程,并产生大量的危险废物。
“更高效、更环保的稀土元素分离是其核心的化学问题,”威尔逊说。“我们很高兴能将我们在这一领域的专业知识应用于解决这一重要问题。鉴于使用稀土元素的新技术和设备的广泛使用和不断增长的需求,我们希望我们的分离策略可以使这些关键资源在美国更广泛地获得。”
威尔逊的项目通过探索分离稀土元素的新策略来解决这些挑战。该项目研究了化学受体或配体,它们可以结合或螯合不同的稀土元素,并具有不同程度的功效或亲和力。通过调整这些配体的相对亲和度,Wilson旨在利用这种方法设计分离策略,以差异地提取化学性质相似的稀土元素。本研究将为国内稀土元素高效分离奠定基础。
这个项目的第一个目标是设计和合成新的配体来改变它们的稀土选择性。另外的配体修饰可以改变所谓的稀土元素的“二级配位球”,这是第二个目标。在最后的目标中,这些配体被用于演示使用溶剂萃取技术分离单个稀土元素。
通过这个项目,威尔逊希望找到更节能、更环保的方法来分离稀土元素,使提纯后的关键资源的供应链在美国能够获得。