22 октября 2026 года Университет Райса сообщил о лабораторных испытаниях пористого материала: он извлекал неодим, гадолиний и диспрозий из воды, даже когда железа было в сто раз больше. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. На каждый грамм сорбента приходилось до 160 мг неодима, 175 мг гадолиния и 195 мг диспрозия.

Результаты показывают, что материал может подойти для извлечения редкоземельных элементов из промышленных стоков, но до промышленной установки ещё далеко. В сообщении Университета Райса нет данных о длительных испытаниях на реальных стоках, стоимости производства или возможности масштабировать технологию.

Почему материал выбирает редкоземельные ионы

Металлоорганический каркас, или MOF, представляет собой пористую структуру из металлических узлов и органических молекул. Исследователи поместили в поры водостойкого каркаса MIL-101 фосфонометилиминодиуксусную кислоту (PMIDA). Её группы образуют прочные связи с положительно заряженными ионами редкоземельных элементов.

Команда Университета Райса меняла количество PMIDA и сопоставляла результаты опытов с молекулярным моделированием. При более высокой загрузке лиганда несколько связывающих групп могли окружать один ион. Так в поре образовывался более устойчивый комплекс. Рост ёмкости зависел не только от числа доступных участков связывания.

Селективность материала проверили, добавив железо, которое встречается в промышленных водах. Даже при стократном избытке железа захват редкоземельных элементов почти не изменился. В одном испытании их поглощение оказалось примерно на 0,3% ниже, чем в воде без железа.

Работу материала можно сравнить с сетью, где важны не только размеры ячеек, но и форма крючков. Представим воду с одной частицей редкоземельного элемента и сотней частиц железа. Если крючки химически подходят главным образом к первой, она будет удерживаться чаще, хотя железа вокруг гораздо больше. Это помогает понять результат опыта, но не доказывает, что материал так же хорошо сработает с любыми промышленными стоками. В них могут быть другие металлы, соли и органические примеси.

Большую часть захваченных элементов удалось высвободить разбавленной соляной кислотой. Это позволяет отделить редкоземельные металлы и может дать возможность использовать материал повторно. Однако в сообщении не указано, сколько циклов регенерации он выдерживает и как после них меняются его свойства.

До переработки отходов ещё нужны дополнительные испытания

Авторы называют исследование предварительным. Дальше они планируют улучшить избирательное высвобождение отдельных элементов, долговечность каркаса и его регенерацию, а также удержание лиганда в порах. Оценок затрат, масштабируемости производства и полного жизненного цикла материала авторы не приводят.

Поэтому нынешний результат отвечает на вопрос о химической избирательности в контролируемом опыте, но ещё не на вопрос о рентабельности переработки промышленных отходов. Для такого перехода потребуются испытания на реальных стоках, длительная работа сорбента и проверка обращения с кислотным раствором после извлечения металлов. Тем, кто оформляет подобные результаты для публикации, может пригодиться услуга по подготовке научной статьи.

Исследование Yiming Liu и коллег опубликовано в 2026 году. DOI: 10.1021/acsami.6c16452.

Схема показывает модификацию пор MIL-101 лигандом PMIDA, избирательное связывание неодима, гадолиния и диспрозия при избытке железа и последующее кислотное высвобождение элементов.

Фото: Tom Fisk / Pexels