Revolutionaire samenstelling verbetert zuivering van zeldzame aardmetalen en vermindert kosten en milieubelasting

AmsterdamWetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory hebben een verbinding ontdekt die kan variëren in hoe het zich bindt aan verschillende lanthaniden, afhankelijk van de omgeving. Ze hebben in samenwerking met de Vanderbilt University deze studie uitgevoerd om de zuivering van zeldzame aardmetalen te vergemakkelijken. Dit proces is essentieel voor de ontwikkeling van schone energietechnologieën, medische apparatuur en voor de nationale veiligheid.

Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontdekt om metalen te isoleren die goedkoper en sneller is. Traditionele technieken maken gebruik van chemicaliën genaamd liganden om zich aan specifieke metalen te binden. Deze methoden zijn echter duur en veroorzaken veel afval. Het nieuwe ligand dat onderzoekers van ORNL hebben gevonden, kan zijn bindingswijze aanpassen op basis van de zuurtegraad van de oplossing en de interactieduur met de metalen. Deze flexibiliteit zou het zuiveringsproces eenvoudiger kunnen maken en minder afval kunnen opleveren.

Belangrijke punten over deze ontdekking:

• Deze ligand kan zich verschillend binden afhankelijk van de zuurgraad.
• Het kan zware, lichte en middellange lanthaniden scheiden, in tegenstelling tot de huidige liganden die een vaste voorkeur hebben.
• Mogelijkheid voor minder stappen in het scheidingsproces, wat het goedkoper en milieuvriendelijker maakt.

Dit ligand is van belang omdat het gemakkelijk van vorm kan veranderen. Het stelt ook onze kennis van vergelijkbare verbindingen ter discussie. Door te begrijpen hoe het zo variabel kan zijn, kunnen we nieuwe gebieden in de studie van lanthanide-bindende verbindingen verkennen.

Deze ontdekking heeft aanzienlijke gevolgen. Het kan de productie van diverse essentiële technologieën vereenvoudigen. Gezuiverde lanthaniden zijn onmisbaar voor:

• Hoog-efficiënte elektronische apparaten, zoals smartphones en elektrische voertuigen.
• Geavanceerde biomedische beeldvormingstechnieken.
• Industriële chemische processen, waarbij hoge zuiverheid cruciaal is.

Een andere cruciale factor is de milieu-impact. Huidige zuiveringsmethoden genereren veel afval dat vaak schadelijke chemicaliën bevat. Door een flexibele ligand te gebruiken die het scheidingsproces vereenvoudigt, kan de hoeveelheid gegenereerd afval worden verminderd. Dit ondersteunt de doelen van duurzame en verantwoorde industriële praktijken.

Toekomstig onderzoek zal zich richten op het vinden van soortgelijke verbindingen met betere prestaties. De studie van ORNL, gefinancierd door het Office of Science van het DOE, maakte gebruik van faciliteiten in het Argonne National Laboratory en het Brookhaven National Laboratory om het gedrag van de ligand te onderzoeken. De resultaten tonen aan dat zelfs kleine structurele veranderingen in verbindingen nieuwe functies kunnen creëren, wat nieuwe ideeën biedt voor toekomstig onderzoek en ontwikkeling in chemische scheidingen.

Onderzoekers denken dat deze nieuwe ontwikkeling zal leiden tot betere, goedkopere en milieuvriendelijkere methoden om zeldzame aardmetalen te zuiveren, wat de vooruitgang in diverse hightech industrieën zal stimuleren.