材料 – テーラーメイド分子(Materials – Tailor-made molecules)

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2022-06-02 オークリッジ国立研究所(ORNL)

オークリッジ国立研究所の研究者たちは、レアアースの回収やクリーンエネルギー技術に不可欠な材料の確保に必要な化学分離に光を当てるため、最先端の方法を用いています。
研究チームは、理論と分光法を組み合わせて、鉱石混合物からバストネサイトを浮き上がらせ、泡沫浮選法による回収を促進するコレクター分子を設計した。この研究は、効率的な分離のために作られた将来の捕集剤をモデリングするために必要な情報を提供するものである。

<関連情報>

分子認識の知見によるレアアース鉱物の分離の向上。機能化ヒドロキサム酸のバストネサイトおよびカルサイトへの吸着反応 Improving Rare-Earth Mineral Separation with Insights from Molecular Recognition: Functionalized Hydroxamic Acid Adsorption onto Bastnäsite and Calcite

Robert C. Chapleski Jr., Azhad U. Chowdhury, Anna K. Wanhala, Luke D. Gibson, Dia̅na Stamberga, Santa Jansone-Popova, Robert L. Sacci, Harry M. Meyer III, Andrew G. Stack, Vera Bocharova*, Benjamin Doughty*, and Vyacheslav S. Bryantsev
LANGMUIR   Published:April 20, 2022
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c03422

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Abstract

Enhancing the separation of rare-earth elements (REEs) from gangue materials in mined ores requires an understanding of the fundamental interactions driving the adsorption of collector ligands onto mineral interfaces. In this work, we examine five functionalized hydroxamic acid ligands as potential collectors for the REE-containing bastnäsite mineral in froth flotation using density functional theory calculations and a suite of surface-sensitive analytical spectroscopies. These include vibrational sum frequency generation, attenuated total reflectance Fourier transform infrared, Raman, and X-ray photoelectron spectroscopies. Differences in the chemical makeup of these ligands on well-defined bastnäsite and calcite surfaces allow for a systematic relationship connecting the structure to adsorption activity to be framed in the context of interfacial molecular recognition. We show how the intramolecular hydrogen bonding of adsorbed ligands requires the inclusion of explicit water solvent molecules to correctly map energetic and structural trends measured by experiments. We anticipate that the results and insights from this work will motivate and inform the design of improved flotation collectors for REE ores.

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0505化学装置及び設備
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