稀土元素(REE)在清洁能源中扮演着重要角色,尤其是在轻质高效电池和风力涡轮机的关键部件中。然而,传统的提取方法却带来了环境问题,包括栖息地破坏和水、空气污染,以及提取和处理这些元素所需的高能耗。
为了解决这一问题,宾夕法尼亚州立大学的研究人员从海底的贻贝粘性中获得灵感。他们模仿这种天然胶,开发出一种新的纳米纤维素涂层(MINC),这种涂层展现出“非凡且令人惊讶”的能力,能够在不消耗大量能源的情况下,从工业废水等二次来源中回收稀土元素。
该团队的研究成果于7月31日在《ACS应用材料与界面》杂志上发表,并将在9月份的杂志封面上展示。
贻贝蛋白质中发现的以儿茶酚为基础的分子具有优异的粘附特性,使得贻贝能够牢牢附着在水下表面。MINC通过由超微小毛状纤维素纳米晶体构成的独特粘性反映了这一特性。该涂层通过一种称为多巴胺介导的广告层形成的技术应用于底物,化学反应使其能够在表面形成薄层分子,从而粘附在各种基底上。
化学工程和生物医学工程助理教授Amir Sheikhi表示:“MINC方法为传统提取方法提供了一种可持续和环保的替代方案,最大限度地减少了环境足迹,并有助于关键元素的长期可用性。”
研究人员专注于使用MINC提取一种特殊的稀土元素——钕。由于供应短缺,美国能源部将钕列为关键材料,并对新兴的可持续技术产生重大影响,如电动汽车电池和用于电动汽车及风力涡轮机供电系统的磁铁。
然而,稀土元素的“稀有”特性使得钕的供应尤其紧张,迫使人们从工业废水等二次来源中提取。Sheikhi指出,这种方法既低效又耗能。
Sheikhi表示:“全球钕的有限供应以及现有提取方法对环境的影响,使得开发环保和可持续的稀土回收方法变得至关重要。”他解释说,传统提取技术使用大量有毒化学物质,如煤油,来净化目标元素。
“以往的稀土提取方法利用了海藻酸盐凝胶、磷溶胶-凝胶材料、纳米管和多孔碳等吸附剂,但这些技术的效率有限。”
MINC涂层对钕的作用类似于磁铁对铁的作用,能够从水中提取稀土元素,即使其浓度仅为百万分之一。
“提取钕的挑战在于在低浓度下实现高效和选择性的去除,”Sheikhi说。“这项研究中提出的MINC提高了钕去除的选择性和能力,克服了以往方法的局限性。”
这种选择性使得MINC能够避免回收不需要的元素,如钠和钙,Sheikhi指出,如果必须过滤这些元素以进一步精炼钕,将浪费时间和能量。
“公众和社会将从这项工作中受益,因为它有可能增加钕的可用性,这不仅是发展清洁能源技术的关键元素,也是创造新医疗和电子设备的关键元素,”Sheikhi说,并表示他计划研究MINC方法如何提取其他稀土元素。
“通过提供一种可持续和高效的钕回收方法,这项研究有助于这些技术的进步,并有助于解决供应短缺的问题,从而增加将该技术转化为未来其他稀土回收工作的可能性。”
本文来自作者[admin]投稿,不代表奥孛睿斯立场,如若转载,请注明出处:https://www.appropolis.cn/zlan/202506-2815.html
评论列表(4条)
我是奥孛睿斯的签约作者“admin”!
希望本篇文章《贻贝启发了一种可持续的方式来提取重要的稀土元素》能对你有所帮助!
本站[奥孛睿斯]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育
本文概览:稀土元素(REE)在清洁能源中扮演着重要角色,尤其是在轻质高效电池和风力涡轮机的关键部件中。然而,传统的提取方法却带来了环境问题,包括栖息地...