福建物構(gòu)所等在離子交換材料富集稀土離子研究中獲進展

　　稀土元素（REEs）作為一種戰(zhàn)略性資源在高新技術(shù)、國防尖端技術(shù)、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。其開采與應(yīng)用會造成稀土離子在環(huán)境中的泄露，而造成對公眾健康的不利影響和資源的浪費。我國是稀土資源大國，實現(xiàn)我國稀土資源的良性循環(huán)利國利民。發(fā)展新型高效的稀土回收劑對稀土資源的清潔冶金和含稀土廢棄物的資源化處理都具有極其重要的意義。傳統(tǒng)的吸附劑如沸石、活性炭、黏土、金屬氧化物等材料存在吸附容量低、選擇性低、pH和腐殖質(zhì)依賴度高等問題。因此亟需發(fā)展一種低成本、可以在廢液中高效富集稀土元素的回收劑。

　　中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員黃小滎領(lǐng)導(dǎo)的課題組在“973”計劃、國家自然科學(xué)基金項目和研究員馮美玲主持的國家自然科學(xué)基金面上項目、中科院海西研究院“春苗”人才專項等項目的資助下，與美國西北大學(xué)化學(xué)系Prof. Mercouri G. Kanatzidis合作，利用S2-對稀土離子的親和力和金屬硫化物的柔性開放骨架，創(chuàng)新性地首次將金屬硫化物離子交換材料應(yīng)用于稀土離子的富集和回收。結(jié)果表明[Me2NH2]4/3[Me3NH]2/3Sn3S7·1.25H2O（FJSM-SnS）對稀土離子具有高效的富集能力，優(yōu)點如下：（i）快的離子交換響應(yīng)速度（<5min）；（ii）高的吸附量（Eu3+：139.82 mg/g、Tb3+：147.05 mg/g、Nd3+：126.70 mg/g）；（iii）在高濃度的Al3+、Fe3+存在下對稀土離子具有高的選擇性；（iv）在模擬離子交換柱實驗中對Ln3+去除率高達99.0%；（v）吸附稀土元素后高效、便捷的洗脫能力。該研究開創(chuàng)了金屬硫化物基離子交換材料應(yīng)用于富集和回收水環(huán)境中稀土元素的研究。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4314-4317）。該工作第一作者是研究生戚興輝和杜克釗。

　　此前該課題組將FJSM-SnS應(yīng)用于放射性UO22+、Cs+、Sr2+離子的交換，發(fā)展了首個以有機胺陽離子交換UO22+離子的金屬硫化物（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12578-12585），同時FJSM-SnS也是一種高效的去除Cs+和Sr2+的新型離子交換材料（J. Mater. Chem. A 2015, 3, 5665-5673）。該課題組由于在該研究領(lǐng)域所做的系統(tǒng)研究工作，應(yīng)邀撰寫和發(fā)表綜述研究論文，系統(tǒng)介紹了該課題組的相關(guān)研究工作（Coord. Chem. Rev. 2016, 322, 41-68；Chem. Rec., 2016, 16, 582-600）。

福建物構(gòu)所等在離子交換材料富集稀土離子研究中獲進展