|
眾所周知，一些智能手機和電腦顯示器里面的組件都會有一些稀土金屬組成。開采和提純這些金屬總是避免不了一些浪費且能源密集的工藝流程。因此需要開發(fā)新型工藝來解決這個問題。先前研究已經(jīng)表明，特定的稀土元素能夠吸收那些可以改變它們的化學(xué)行為的光能從而使它們更容易分離?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)揭示了某些分子結(jié)構(gòu)是如何提高這種光驅(qū)動化學(xué)分離稀土元素鈰的效率。
這17種稀土元素在有相似的化學(xué)性。從天然來源中提純這種所需元素的方法將會產(chǎn)生大量的廢物。比如提純一噸稀土元素會產(chǎn)生大量酸性和放射性產(chǎn)物。而且這些過程還是能源密集型的。因此，明白如何有效地利用光來分離選定的稀土在一定程度上可以減少浪費和降低成本。開發(fā)光驅(qū)動化學(xué)方法回收銪和其他稀土的這種新技術(shù)，也是使這些關(guān)鍵稀土元素供應(yīng)鏈多樣化的一個重要方向。 稀土元素材料在照明、顯示器、生物傳感器、激光、電動汽車和智能手機等技術(shù)中具有不可替代的作用。然而，用常規(guī)溶劑萃取或離子交換色譜法分離稀土既耗時又需要大量成本，而且還是不可持續(xù)的。以光化學(xué)為基礎(chǔ)的分離法已被證實是一種很有前景的預(yù)處理步驟，它可以將被氧化還原過的活性稀土（特別是銪）從礦石混合物中分離出來。 利用光化學(xué)方法回收銪和其他稀土的新方法也是使供應(yīng)鏈多樣化的一個重要方向。在稀土元素中，鈰、釤、銪、鐿等元素可通過相應(yīng)的電子在4f-5d軌道上進行躍遷從而吸收光能。目前的光還原分離方法并不實用，因為它們需要高強度的光源?？刂坪屠眠@些元素的在4f-5d軌道上的躍遷對于實現(xiàn)光氧化還原分離稀土來說具有重要意義。最近，來自賓夕法尼亞大學(xué)和布法羅大學(xué)的一組研究人員開展了一項聯(lián)合的實驗和計算研究，以了解和控制發(fā)光鈰配合物的光物理原理。 研究小組設(shè)計并合成了一系列鈰(III)配合物，這些配合物能夠識別關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)特征，從而能夠預(yù)測和調(diào)節(jié)的量子產(chǎn)率，既而提高亮度。此外，研究小組還對胍酸酯-酰胺和胍酸酯-芳氧基發(fā)光鈰(III)配合物進行了全面的計算分析。計算數(shù)據(jù)為這些化合物的斯托克斯位移（發(fā)光顏色）的差異提供了合理性依據(jù)。這些定量的結(jié)構(gòu)-發(fā)光模型預(yù)計將有助于那些含稀土的產(chǎn)品進行光氧化還原分離，使其4f-5d軌道的電子躍遷可以在可見光和紫外光范圍內(nèi)被調(diào)諧和開發(fā)，從而實現(xiàn)高效、綠色和低成本的光化學(xué)分離。
|
