Тонкість і вибіркове мистецтво розділення лантанідів

Лантанідні елементи є важливими частинами сучасних високотехнологічних товарів, включаючи телевізори з плоским екраном, стільникові телефони, електромобілі та супутники. Хоча попит на ці елементи високий, відокремити лантаніди від домішок (інші лантаніди) надзвичайно складно. Промисловість використовує рідко-рідинну екстракцію. Мішень у воді ковзає в масляну фазу за допомогою молекули екстрагента. У воді залишаються домішки. Протягом десятиліть дослідники розробляли нові екстрагенти. Тим не менш, вони в основному пропустили тонкий вплив тонких шарів води, які надходять під час їзди, обгорнуті навколо цілі. Нові дослідження виявляють, що своєрідні масиви молекул води впливають на роботу екстрагента.

вибіркове

Отримані результати наголошують на перевазі управління тонкими взаємодіями зовнішньої сфери. Рідко-рідке вилучення лантаноїдів є добре розробленою технологією. Чому деякі екстрагенти надзвичайно селективні, а інші ні, недостатньо зрозуміло. Крім того, як розробити покращену вибірковість, невідомо. Знання того, як вода, яка видобувається з цільовим елементом, впливає на поділ, є життєво важливим кроком на шляху до розробки кращих систем витяжки. Ці системи можуть отримувати лантаніди, необхідні для високотехнологічних пристроїв.

Результати показують взаємозв'язок між витягнутою водою та екстракцією лантаніду лігандом дигліколаміду у всій серії. Висновок вказує на важливість взаємодій водневих зв'язків між нітрат-іонами зовнішньої сфери на ліганді та комплексом лантанідів та кластерами води в неполярному середовищі. На підставі експериментальних досліджень та досліджень теорії функціональної щільності, механізм, що лежить в основі поглинання води, пов'язаний з площею поверхні нітратних протиіонів, доступних для взаємодії з водною водою. Моделювання молекулярної динаміки додатково з’ясовує, що нітрат-іони зовнішньої сфери на лігандах утворюють водневі зв’язки з молекулами води.

У більш широкій перспективі ці результати мають суттєві наслідки для проектування нових систем поділу та процесів для іонів тривалентного лантаніду, підкреслюючи важливість налаштування взаємодії як внутрішньої, так і зовнішньої сфери, щоб отримати повний контроль над селективністю при екстракції рідина-рідина лантаніди.

Більше інформації: Анна Г. Болдуін та ін. Зовнішні скупчення води налаштовують селективність лантанідів на дигліколаміди, ACS Central Science (2018). DOI: 10.1021/acscentsci.8b00223