水溶性和油溶性有机分子有效地分离了元素周期表中镧系元素系列中的不同元素。资料来源:Adam Malin (Santa Jansone-Popova和Alexander Ivanov贡献)，橡树岭国家实验室

科学家们已经开发出一种分离镧系元素的创新方法，这种方法是通过结合吸引较轻或较重元素的物质来分离镧系元素，这对清洁能源技术至关重要。这一过程有望减少稀土元素提取对环境的影响和成本，提高工业应用的效率和可扩展性。

镧系元素和清洁能源

这种被称为镧系元素的金属在电动汽车、风力涡轮机等清洁能源技术以及许多其他应用中具有宝贵的性能。这些元素包括几种关键材料。在自然界中，镧系元素经常混合在一起。工业必须将它们分开，以利用它们各自的特性。但传统的分离方法既耗时又昂贵，还会产生废物。科学家们已经开发出一种有效的新方法，可以定制以选择特定的镧系元素。这项技术结合了两种物质。一种是亲水的，能捕获较轻的镧系元素，而另一种是亲油的，能捕获较重的镧系元素。

分离技术的创新

将亲油和亲水化合物混合在一起，从化学混合物中提取特定的有价值的元素，在工业规模上是可行的。扩大规模后，该过程将允许更小的设备，更少的化学品使用和更少的废物产生。这将使新工艺比传统方法更有效和更环保。

稀土材料加工突破

制造纯稀土材料——14种镧系元素以及钇和钪——用于清洁能源技术的最具挑战性和最昂贵的方面是将单个稀土元素彼此分离。橡树岭国家实验室的科学家们将两种有机物质结合在一起:一种是亲水的，另一种是亲油的。这些有机物对不同的稀土元素有偏好。例如，一种与较轻的稀土元素相互作用强烈，而另一种则倾向于较重的稀土元素。

科学家们用两种不混合的液体——油和水来测试这项技术。在水中，它们溶解了这种亲水物质;在油里，他们加入了爱油的那一种。他们发现，两种物质的方法比以前使用的一种物质的方法更有助于分离最轻和最重的稀土元素。他们使用各种方法来研究这些有机化学物质和稀土元素是如何相互作用的。结果是关于过程如何工作的宝贵信息和关于如何进一步改进分离系统的见解。

参考文献:“大小选择配体拉河策略分离稀土元素”，作者:Katherine R. Johnson, Darren M. Driscoll, Joshua T. Damron, Alexander S. Ivanov和Santa Jansone-Popova, 2024年1月25日，JACS Au。DOI: 10.1021 / jacsau.2c00671