研究人员研究了溶剂和离子价对金属聚合物的影响

研究人员在《JACS AU》上发表了一篇新论文，该论文分析了溶剂化和离子价对金属聚合物的影响，并对关键材料回收和再循环以及环境修复产生了影响。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的化学与生物分子工程（ChBE）教授Xiao Su领导了这项研究，该研究探讨了单价和二价阴离子对氧化还原聚合物的选择性"偏好"背后的科学原理。换句话说，当电极涂覆有氧化还原聚合物薄膜并施加电位时，为什么一个离子更倾向于与氧化还原聚合物结合而另一个不倾向于这样做。

研究小组假设溶剂化在决定选择性方面起到作用。他们利用中子反射术（NR）观察了薄膜的膨胀以及在施加电位时进入聚合物中的水的数量和分布。在这种情况下，他们使用了两种具有不同亲水/疏水特性的薄的氧化还原活性金属聚合物薄膜——聚（乙烯二茂铁）（PVFc）和聚（3-二茂铁丙基甲基丙烯酰胺）（PFPMAm），并旨在将铼从钼中分离。

通过在含有铼的溶液和含有钼的可比溶液中分别施加还原/氧化电位步骤来跟踪膨胀，并使用电化学石英晶体微天平（EQCM）监测界面的净质量变化。美国太平洋西北国家实验室的合作者Manh Nguyen和Vanda Glezakou进行了从头计算分子动力学（AIMD）计算—这是一种模拟在电极上发生的物理现象的强大工具。

他们的分析显示，PVFc和PFPMAm薄膜在存在铼（一价阴离子）时都会膨胀，但在存在钼（二价阴离子）时则不会。

Su指出，他们的研究结果将指导涉及离子分离的更好系统的开发，例如材料回收和金属回收。例如，铼是一种用作催化剂的有价值的金属，也是锝的类似物，而锝是一种很难从核废料中分离出的放射性元素，因此铼的捕获对战略金属回收非常重要。但这些先进的表征方法也可以用于更广泛的聚合物类别，而不仅仅是金属聚合物，这意味着对水处理和环境修复等过程的更好系统。

该研究得到了美国能源部基础能源科学办公室在分离程序下的资助。