廃棄永久磁石中の酸素欠陥による希土類元素の溶解促進メカニズム

科学分野:

• 材料科学
• 化学工学
• 持続可能な化学

背景:

• 磁石酸化物の溶解速度が遅いことは、希土類元素（REE）の分離とリサイクルを妨げます。
• ネオジム（Nd）などのREEが豊富な永久磁石は、安定な酸化物形態のためリサイクルが困難です。
• REE酸化物を効率的に溶解する方法を開発することは、持続可能な資源管理にとって重要です。

研究 の 目的:

• 永久磁石からの鉄（Fe）およびネオジム（Nd）酸化物の溶解促進を調査すること。
• メカノケミカル処理と深共晶溶媒（DES）の併用による溶解促進を検討すること。
• 溶解プロセスと速度差における酸素欠陥のメカニズム的役割を解明すること。

主な方法:

• メカノケミカル処理と深共晶溶媒（DES）を用いた抽出を組み合わせました。
• 永久磁石酸化物からのNdおよびFeの溶解速度を分析しました。
• 欠陥形成と吸着メカニズムを理解するために、密度汎関数理論（DFT）計算を採用しました。

主要な成果:

• メカノケミカル処理とDESを用いてNdおよびFe酸化物の溶解を促進しました。
• FeよりもNdの溶解速度が大幅に速いことが観察されました。
• 溶解の促進とNdおよびFe酸化物の溶解速度の差に、酸素欠陥が重要な役割を果たしていることが特定されました。

結論:

• 酸素欠陥の出現は、DESシステムにおける溶解促進と速度差の鍵となります。
• 酸化ネオジム（Nd2O3）は、酸化鉄（Fe2O3）と比較して、酸素欠陥を優先的に発達させ、DES成分に対する吸着親和性が高くなります。
• 本研究は、DESを用いた廃棄永久磁石からの効率的なREE回収のためのメカニズム的理解を提供します。