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成果简介

近日，中国地质大学（武汉）黄理金副教授和胡兆初 教授 联合 昆士兰大学 Yamauchi Yusuke 教授等在 Coordination Chemistry Reviews 上发表了题为 “Advances in reticular materials for sustainable rare earth element recovery” 的综述性论文 (DOI: 10.1016/j.ccr.2024.216199) 。该综述系统梳理了高化学稳定性能的框架材料（ Reticular materials ），包括共价有机框架（ Covalent organic frameworks ， COFs ）、金属有机框架（ Metal organic frameworks ， MOFs ）和氢键有机框架（ Hydrogen-bonded organic frameworks ， HOFs ）的设计与合成策略。在此基础上，详细介绍了 COFs 和 MOFs 在稀土元素（ Rare earth elements ， REEs ）回收方面的应用潜力。此外，该综述还深入分析并总结了框架材料吸附 REEs 的相关作用机理。最后，此综述探讨了目前框架材料在该领域所面临的挑战，并对未来发展方向作出了展望，为推动框架材料在回收 REEs 领域的应用提供了新思路 。

REEs 包括十五种镧系元素（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）和两种特殊元素（钪和钇）。由于其特殊的物理化学性质， REEs 在储能、超导体材料、现代光学、电子 / 通信器件、催化等新兴技术中的不可替代性而备受关注。这些技术的快速发展，导致对 REEs 的需求不断扩大。然而，由于其储量有限且不可再生的特性，打破了 REEs 的供需平衡。值得注意的是，各种工业和矿业废弃物中却存在大量的 REEs 未被有效利用，不仅造成资源浪费，还危害生态环境。因此，从各种工业和矿业废弃物中回收 REEs 至关重要 。

图文导读

化学稳定的 框架材料 的设计与合成策略

该综述首先总结了设计合成高化学稳定性框架材料（ MOFs 、 COFs 和 HOFs ）的常用策略。 MOFs 是由金属离子或团簇通过配位键有机配体连接而构成，其化学稳定性主要取决于金属节点和有机配体之间配位键的稳定性。因此可以通过调控金属离子和有机配体种类或者材料的亲疏水性能，以合成高化学稳定性的 MOFs 。 COFs 是由轻质元素 C 、 N 、 O 等通过强共价键连接而形成的有机多孔聚合物。改变共价键的可逆性或者亲疏水性能，是调控 COFs 稳定性的有效途径。 HOFs 是由纯有机分子或含金属的有机分子通过氢键和 π-π 相互作用连接而组成。可以通过引入 π-π 堆叠、构建高度相互渗透的网络或电荷辅助的离子氢键来提高 HOFs 的化学稳定性。然而，现有方法依然存在步骤繁琐、种类有限等局限性。因此，有必要开发更简单、更高效的方法以合成具有更高化学稳定性的框架材料以满足应用需求。

框架材料吸附回收 REEs 的应用