芝加哥大学:用固态通道提纯稀土

A solid-state "atomic channel" for separating rare earth elements

芝加哥大学:用固态通道提纯稀土

电动车电机、LED灯和MRI设备都离不开稀土元素,但传统提纯工艺不仅成本高昂,还依赖大量有毒化学品。芝加哥大学Pritzker School of Molecular Engineering的Chong Liu团队联合Northwestern University和Argonne National Lab,开发了一种全新的分离方法。他们利用层状manganese oxide构建固态通道,巧妙利用不同稀土离子周围水合壳层的微小尺寸差异,在纯水中实现高效分离。通过引入magnesium ions进行“固定”并施加电流,该方法甚至能区分化学性质极度相似的元素,将neodymium的纯度提升至97%。这项技术无需有机溶剂,有望彻底改变稀土加工的地点和方式,为更清洁的未来提供可能。

这是人类首次利用电化学嵌入技术并利用结构特性来分离本质上极难分离的相似lanthanides。
  1. Animats

    不错。这是 MP Minerals 在德克萨斯州阿林顿(Alliance, TX)用于此工艺的工厂。[1]

    它是一座位于工业园区内的中型工厂。其原料来自加利福尼亚州的一座大型矿山,该矿山设有现场选矿厂。选矿是分离的第一步——利用破碎机、筛分和浮选工艺,将优质矿物从 unwanted 的废土中分离出来。既然是“稀土”开采,优质矿物的量相对于废土来说微乎其微。这项新技术正是针对这些已分离的优质矿物进行处理的。

    尽管这些分离工厂的规模远不及矿山,但美国矿山此前一直将稀土矿石运往中国进行加工。随着更多分离工厂的建成,这一流程正逐渐回流至美国。

    [1] https://vimeo.com/1062796280/dc953ac6d5?

  2. rpaddock

    > Chong Liu 及其同事知道,稀土离子之间的一个区别在于:当它们溶解在溶液中时,每个离子周围的水壳层大小不同。较轻的稀土元素(如镧)具有较大的第一水壳层,而较重的稀土元素(如镝)的第一水壳层则较小。Chong Liu 的团队利用这种尺寸差异,对二氧化锰进行了工程化设计,使其堆叠层之间的间隙仅宽几个水分子。随后,他们将稀土元素的原始混合物“挤压”进这些间隙中。

    太酷了!这项技术是否仅适用于以稀土为主的混合物,还是可以直接将矿石“挤压”进去?另外,最终产物是金属还是插层二氧化锰?

  3. JumpCrisscross

    这看起来与 Rowow 等人在过去一年里在 YouTube 上不断改进的离子交换膜工艺非常相似:https://www.youtube.com/watch?v=luulTI1RKHE&t=114s。Rowow 本人也有视频展示如何利用电化学方法从采矿废料中提取稀有元素。

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2026-07-23