Исследователи из Пенсильванского университета нашли способ разделять смеси редкоземельных металлов, комбинируя магнитное поле с понижением температуры, процесс, который заставляет ионы металла кристаллизоваться с различной скоростью.
Идея их предложения состоит в том, чтобы сделать извлечение редкозаземельных металлов менее агрессивным, особенно при утилизации их с электронных устройств, избегая использования кислых растворов.
В кратком изложении исследовательской работы, которую они опубликовали в Angewandte Chemie International Edition, ученые объясняют, что с помощью этого подхода можно эффективно и избирательно отделять тяжелые редкоземельные элементы, такие как тербий и иттербий, от более легких металлов, таких как лантан и неодим.
Они ссылаются на один из проведенных ими экспериментов, который позволил им получить 99,7% диспрозия за одну стадию из смеси 50/50 лантана и диспрозия.
«Повышение результативности на 100% по сравнению с тем же методом, но без использования магнита», - написали они в своем резюме.
Отдельные редкоземельные металлы различаются по своему парамагнетизму или по степени их притяжения к магнитным полям. Идея использовать это свойство подтолкнула исследования.
По мнению команды, их предложение могло бы значительно сократить огромное количество кислотных отходов, образующихся при обычной добыче редкоземельных металлов.
Это связано с тем, что многие химические свойства, такие как растворимость или то, как они взаимодействуют с другими элементами, очень похожи между редкоземельными металлами, а отсутствие сильной химической разницы означает, что для их разделения требуется значительный расход раствора кислоты, а также время и энергия.
Эрик Шелтер, главный исследователь лаборатории, которая провела исследование, сказал: «Наша позиция заключается в рассмотрении нишевых применений, связанных с химическим разделением, с использованием подхода, который может применяться к новым системам разделения в дополнение к существующей технологии».
По мнению коллеги Шелтера и ведущего автора исследования Роберта Хиггинса, чем быстрее ученые смогут найти новые способы более эффективного разделения, тем быстрее можно будет улучшить некоторые геополитические и климатические проблемы, связанные с добычей редкоземельных элементов и переработкой.