稀土元素（REE）在清洁能源中扮演着重要角色，尤其是在轻质高效电池和风力涡轮机的关键部件中。然而，传统的提取方法却带来了环境问题，包括栖息地破坏和水、空气污染，以及提取和处理这些元素所需的高能耗。
为了解决这一问题，宾夕法尼亚州立大学的研究人员从海底的贻贝粘性中获得灵感。他们模仿这种天然胶，开发出一种新的纳米纤维素涂层（MINC），这种涂层展现出“非凡且令人惊讶”的能力，能够在不消耗大量能源的情况下，从工业废水等二次来源中回收稀土元素。
该团队的研究成果于7月31日在《ACS应用材料与界面》杂志上发表，并将在9月份的杂志封面上展示。
贻贝蛋白质中发现的以儿茶酚为基础的分子具有优异的粘附特性，使得贻贝能够牢牢附着在水下表面。MINC通过由超微小毛状纤维素纳米晶体构成的独特粘性反映了这一特性。该涂层通过一种称为多巴胺介导的广告层形成的技术应用于底物，化学反应使其能够在表面形成薄层分子，从而粘附在各种基底上。
化学工程和生物医学工程助理教授Amir Sheikhi表示：“MINC方法为传统提取方法提供了一种可持续和环保的替代方案，最大限度地减少了环境足迹，并有助于关键元素的长期可用性。”
研究人员专注于使用MINC提取一种特殊的稀土元素——钕。由于供应短缺，美国能源部将钕列为关键材料，并对新兴的可持续技术产生重大影响，如电动汽车电池和用于电动汽车及风力涡轮机供电系统的磁铁。
然而，稀土元素的“稀有”特性使得钕的供应尤其紧张，迫使人们从工业废水等二次来源中提取。Sheikhi指出，这种方法既低效又耗能。
Sheikhi表示：“全球钕的有限供应以及现有提取方法对环境的影响，使得开发环保和可持续的稀土回收方法变得至关重要。”他解释说，传统提取技术使用大量有毒化学物质，如煤油，来净化目标元素。
“以往的稀土提取方法利用了海藻酸盐凝胶、磷溶胶-凝胶材料、纳米管和多孔碳等吸附剂，但这些技术的效率有限。”
MINC涂层对钕的作用类似于磁铁对铁的作用，能够从水中提取稀土元素，即使其浓度仅为百万分之一。
“提取钕的挑战在于在低浓度下实现高效和选择性的去除，”Sheikhi说。“这项研究中提出的MINC提高了钕去除的选择性和能力，克服了以往方法的局限性。”
这种选择性使得MINC能够避免回收不需要的元素，如钠和钙，Sheikhi指出，如果必须过滤这些元素以进一步精炼钕，将浪费时间和能量。
“公众和社会将从这项工作中受益，因为它有可能增加钕的可用性，这不仅是发展清洁能源技术的关键元素，也是创造新医疗和电子设备的关键元素，”Sheikhi说，并表示他计划研究MINC方法如何提取其他稀土元素。
“通过提供一种可持续和高效的钕回收方法，这项研究有助于这些技术的进步，并有助于解决供应短缺的问题，从而增加将该技术转化为未来其他稀土回收工作的可能性。”
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