在氮配位硅胺电解质中的环境友好型稀土金属电沉积

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Ambient Rare Earth Metal Electrodeposition in Nitrogen-Coordinated Silylamide Electrolyte

本工作开发了一种不含水、氟、氧及硫的氮配位硅酰胺基电解液，用于室温下高效、高纯度稀土金属（如钕）的电沉积和电精炼。该电解液具有宽电化学稳定性、可调金属-配体相互作用，并实现规模化生产（>1 g钕沉积，理论电流效率0.40 mg/C，纯度>90%），为可持续稀土回收提供了新平台。

　　

向可持续、低碳经济的转型需要采用能源高效且对环境友好的方法来生产稀土金属（REM）。虽然高温熔盐电解法能耗高、具有腐蚀性且对环境不友好，但基于传统离子液体的新型室温工艺也受到高粘度和化学不稳定性的限制。在这项研究中，研究人员提出了一种不含氮、水、氧和氟的硅胺基电解质，作为室温下稀土金属电沉积的有前景的体系。该电解质由市售的锂硅胺前体制备而成，具有易于合成、宽电化学稳定性以及可调的金属-配体相互作用的特点。电化学分析表明，该体系具有较高的伏安剥离可逆性、稳定的阴极和阳极电位，并能在较大的电流密度（>1 mA/cm2）下实现钕（Nd）的选择性沉积，同时副反应极少。批量实验表明，该方法可制备出高纯度的钕，且性能具有重复性。大规模沉积实验获得了超过1克的钕，其质量效率接近理论值（0.40 mg/C），纯度超过90%。通过使用牺牲性的镝（Dy）和钕金属阳极，该体系在长时间沉积过程中能够保持钕的恒定负载量，并实现剥离阳极材料的共沉积，证明了该电解质在稀土金属电精炼方面的双重功能。总体而言，这种硅胺基平台结合了电化学稳定性、化学耐受性和工艺可扩展性，为可持续的环境友好型稀土金属回收提供了有力支持。