斯隆奖得主！芝加哥大学刘翀，最新Nature Chemical Engineering！

稀土元素是高科技产业的关键原材料，但传统液-液溶剂萃取分离工艺能耗高、污染大。芝加哥大学刘翀团队针对相邻稀土元素（尤其是轻稀土）选择性分离的瓶颈问题，提出了一种基于水合氧化锰（MnO2）固态离子通道的无配体稀土分离新策略。研究发现，不同稀土离子在埃级限域通道内会诱导MnO2发生截然不同的物相转变，这种结构响应差异为跨组分离提供了强大驱动力。为进一步提升同组轻稀土（如La/Nd）的分离选择性，作者设计了Mg2+离子钉扎策略，通过电化学插层方式将通道限域尺寸固定在更窄的布塞尔矿相，从而增大了轻稀土离子的脱水能垒差异。实验结果表明，La-Nd对的富集因子从1.6大幅提升至5.4，二步分离后可获得纯度高达92.3%的Dy和97.0%的Nd。生命周期评估显示，该全水相、无螯合剂工艺的环境足迹远低于传统工艺。该研究证实，构建并动态调控最优固态限域环境是实现高效、绿色稀土分离的关键途径。