Emergent Hf-Selective Precipitation of Aqueous (Zr,Hf) Thiocyanate Molecules through Nuclearity Control

化学 甲基异丁基酮 水溶液 产量(工程) 降水 硫氰酸铵 萃取(化学) 单体 溶剂 分子 无机化学 酮 金属 硫氰酸盐 煅烧 溶剂萃取 脱质子化 铵 分子间力 氢键 过渡金属 盐析 液-液萃取
作者
Alexander Roseborough,Doctor Stephen,Jack McLaughlin,Lev N. Zakharov,George Donkor-Gyami,Pere Miró,May Nyman
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (37): 39885-39899
标识
DOI:10.1021/jacs.6c10597
摘要

Naturally occurring Zr with ∼2% Hf must be separated to high levels of purity for both nuclear and semiconductor industries. Since the dawn of the nuclear age, this process is executed on an industrial scale by selective Hf-isothiocyanate (N═C═S) extraction into methyl isobutyl ketone (MIBK). Yet SCN-MIBK mixtures yield toxic, noxious byproducts, also giving rise to performance variability. Here, we eliminate the MIBK and instead precipitate Hf-rich species via inclusion of choline, a common food additive, in the aqueous phase. Augmentation with sulfate, acid, and ammonium finely tunes Zr/Hf nuclearity and coordination, increasing separation factors (SF) from the industrial standard of 6/7 to 33, with Zr(Hf)(N═C═S)6/72/3- and Zr(Hf)(N═C═S)5(SO4)3 - as key Hf-rich coordination complexes. Solid-state (powder and single-crystal X-ray diffraction) and solution (Raman spectroscopy and small-angle X-ray scattering) characterization show increasing acid decreases nuclearity from tetrameric to trimeric to dimeric to monomeric Zr/Hf complexes by simultaneously decreasing oxyhydroxide ligation and increasing N═C═S ligation. In agreement with experiment, computation predicts increasing thermodynamic favorability for lower-nuclearity Hf species (monomer) compared to Zr species. This study demonstrates that precise atomic-level understanding and manipulation of both metal coordination and noncovalent interactions can yield competitive precipitation-based separations that have been notoriously inferior to their solvent extraction counterparts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Q米嘛氏Q完成签到,获得积分10
刚刚
2秒前
科研通AI6.4的应助被泥巴采纳,获得10
3秒前
3秒前
多米完成签到,获得积分10
3秒前
共享精神的应助被郭佩杰采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
黎礼完成签到,获得积分10
4秒前
瓜瓜发布了新的文献求助10
4秒前
共享精神的应助被tomorrow采纳,获得10
5秒前
燕迟完成签到,获得积分20
5秒前
刻苦以云完成签到 ,获得积分10
5秒前
风禾尽起发布了新的文献求助10
6秒前
kxy0311完成签到 ,获得积分10
6秒前
Sylwren完成签到,获得积分10
6秒前
天天快乐的应助被wayne采纳,获得10
6秒前
桐桐的应助被zhangzhangzhang采纳,获得20
7秒前
Misty发布了新的文献求助10
7秒前
NexusExplorer的应助被安详冬日采纳,获得10
7秒前
8秒前
小二郎的应助被乔一采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
molihuakai的应助被轩轩采纳,获得10
9秒前
9秒前
搜集达人的应助被呜呜呜采纳,获得10
10秒前
Lisa完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
吐泡泡关注了科研通微信公众号
10秒前
10秒前
苏苏完成签到,获得积分10
10秒前
深情安青的应助被123采纳,获得10
11秒前
SH完成签到,获得积分10
11秒前
可爱的函函的应助被wjq采纳,获得10
11秒前
niyoubing关注了科研通微信公众号
11秒前
初景的应助被忘羡采纳,获得20
12秒前
煎饼完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
cq的应助被LIU采纳,获得10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Mathematical models in hydrology 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Erzählte Gnade 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8086965
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9500651
关于积分的说明 21420432
捐赠科研通 7658313
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3403461
关于科研通互助平台的介绍 2532276
邀请新用户注册赠送积分活动 2441933