通过可回收的共价有机框架有效地捕获和释放稀土元素
Puranjan Chatterjee1,2, Alexander Volkov1,2, Jiashan Mi1,2
1U.S. Department of Energy, Ames National Laboratory, Ames, Iowa 50011, United States.
Journal of the American Chemical Society
|July 11, 2024
概括
研究人员开发了一种新的共价有机框架 (COF) 来捕获稀土元素 (REE). 这种DGA功能化的COF显著提高了从电子废物中回收REE的吸附能力和可回收性.
科学领域:
- 材料科学
- 化学工程
- 环境科学
背景情况:
- 稀土元素对于现代技术至关重要,它们存在于磁铁和电子产品中.
- 由于可再生能源的危险性和环境影响,需要有效的回收方法.
- 协价有机框架 (COF) 具有较高的表面积,但难以获得可再生能源的稳定性和功能性.
研究的目的:
- 开发一种稳定高效的固体吸收剂,用于捕获和回收稀土元素.
- 克服现有COF在水性酸性环境中的局限性.
- 将有效的REE结合配体引入COF结构以提高吸附性.
主要方法:
- 使用Ugi多元组分反应对以胺为基础的COF进行后合成修饰.
- 引入二甲酸 (DGA) 作为REE绑定支架.
- 在水溶液中评估吸附能力,捕获/释放动力学和可回收性.
主要成果:
- 与原始COF相比,DGA功能化的COF具有40倍以上的吸附能力.
- 吸附能力超过了之前报告的DGA功能化的固体支器的四倍以上.
- 经过修改的COF证明了快速有效的REE离子捕获和释放以及可靠的可回收性.
结论:
- 通过Ugi反应,可以有效地对COF进行合成后的修改,以捕获REE.
- 具有DGA功能的COF为高效的REE回收提供了非常有前途的吸附剂.
- 这种材料为回收电子废弃物和其他关键材料提供了可持续的解决方案.
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