有一个难题在稀土元素(REE)。他们在清洁能源方面发挥重要作用,关键生产轻质、高效的电池和风力涡轮机中必不可少的组件。相反,传统提取这些元素提出了环境问题从栖息地的破坏,水和空气污染高的能量需要提取和处理这些元素。
为了解决这个窘境,宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现灵感海底:贻贝粘性。通过模仿这种自然胶,研究人员开发了一种新的mussel-inspired nanocellulose涂层(MINC),展示了他们所称的“非凡的,甚至令人惊讶”能力恢复里斯等辅助源工业废水不使用大量的能源。
他们发表在7月31日的工作ACS应用材料和接口。它将在9月《华尔街日报》的封面。
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免费订阅贻贝有足够的能力去坚持表面水下由于胶粘剂catechol-based分子贻贝中发现的蛋白质的性质。MINC反映这一点,事实上毛组成的纤维素纳米晶体具有独特粘性特性。MINC是通过一种称为介导的技术应用于衬底ad-layer形成。化学反应使MINC表面形成一层薄的分子,使其坚持广泛的底物的能力。
“MINC的方法提供了一个可持续和环保的替代传统的提取方法,减少环境足迹和导致的长期可用性至关重要的元素,”作者说阿米尔Sheikhi化学工程和生物医学工程助理教授,礼貌。
研究人员专注于应用MINC提取一个特定的REE,钕。的美国能源部的钕上市作为一个关键材料由于供应短缺和高影响电动汽车电池等新兴可持续技术和磁铁用于电动汽车驱动系统和风力涡轮机。然而,“罕见”的部分稀土元素钕,尤其如此,这个关键元素的缺乏ready-to-extract供应部队提取它通过第二手来源,如工业废水回收利用。这可能是低效和能源密集型产业,根据Sheikhi。
“全球供应有限的钕和对环境的影响目前的提取方法需要环保和可持续发展的方法REE复苏,“Sheikhi说,解释了传统提取技术使用大量的有毒化学物质,如煤油、净化目标元素。前“稀土提取方法利用吸附剂如海藻酸凝胶,磷溶胶-凝胶材料、纳米管和多孔碳,但是这些技术证明有限的效率。”
MINC涂层是钕磁铁是铁,把稀土元素的水,即使元素只有在数量有限的ppm。
“提取钕的挑战在于实现有效和选择性删除它在低浓度,”Sheikhi说。“这项研究中给出的MINC提供改进的选择性和钕清除的能力,克服以往方法的局限性。”
这个选择允许MINC避免恢复不受欢迎的元素,如钠和钙,Sheikhi说会浪费时间和精力,如果他们必须过滤进一步精炼钕。
“公众和社会将受益于这项工作通过潜在的钕,提高可用性的一个关键元素不仅开发清洁能源技术,但也为创建新的医疗电子设备,“Sheikhi说,并指出,他计划调查如何MINC方法可能有效提取其他里斯。“通过提供一个可持续和钕复苏的有效方法,本研究有助于促进这些技术并帮助解决供应短缺问题,进而将增加的可能性翻译这项技术在未来其他稀土元素恢复工作。”
参考:叶SL亚历山大·D Narasimhalu N, Koshani R, Sheikhi a Mussel-Inspired Nanocellulose涂层选择性钕复苏。ACS:板牙接口。2023:acsami.3c04512。doi:10.1021 / acsami.3c04512
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