Ученые из Китайской академии наук и других исследовательских институтов разработали инновационный метод выделения редкоземельных элементов в солевых расплавах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science China Chemistry под названием «Direct visualization of f-block elements separation through electrically driven alloy phase transitions» (Zhong Y. et al., 2025) DOI: 10.1007/s11426-025-2988-4
f- и d-элементы имеют схожие электрохимические свойства, из-за чего их поведение в расплавленных солях зачастую происходит одинаково. Существующие технологии, например электрорафинирование на алюминиевых катодах, ограничены термодинамикой и медленной диффузией актинидов внутрь металла, что делает процесс долгим и экономически невыгодным.
Авторы предложили процесс EOB (Electroextraction and Oxidative Back-extraction), основанную на циклическом процессе:
- Электроэкстракция: При подаче тока ионы урана (An) и лантаноидов (Ln) вместе с алюминием восстанавливаются на катоде, образуя сплавы.
- Окислительная реэкстракция: После отключения тока и добавления соли KAlCl₄ более реакционноспособные Ln–Al-сплавы селективно окисляются и переходят в расплав, тогда как An–Al-сплавы остаются стабильными.
Особенно впечатляет то, что учёные впервые напрямую наблюдали происходящие на электроде процессы в реальном времени. С помощью методов синхротронной рентгеновской микрокомпьютерной томографии (SR-μCT) и рентгеновской дифракции (SR-XRD) удалось увидеть как формируются сплавы, дендритные структуры лантаноидов, а затем как последние исчезают в результате селективной окислительной реэкстракции.
Метод EOB — это не просто улучшение технологического процесса, а смена парадигмы: от разделения по разнице потенциалов к разделению по разнице в стабильности фаз. Это открывает путь к более эффективному, безопасному и экономичному выделению редкоземельных элементов — критически важных для высоких технологий.
Источник:
Zhong Y., Tan T., Liu K. et al. Direct visualization of f-block elements separation through electrically driven alloy phase transitions. Sci China Chem (2025). https://doi.org/10.1007/s11426-025-2988-4