近日，我院宋少先教授和贾菲菲教授在稀贵金属回收的研究上取得创新性突破，提出了基于二维过渡金属硫化物的化学-电化学吸附耦合调控回收微量稀土离子。研究成果以“Regulating  Chemisorption and Electrosorption Activity for Efficient Uptake of Rare  Earth Elements in Low Concentration on Oxygen-doped Molybdenum  Disulfide”为题，在国际权威期刊《ACS Nano》上在线发表。团队博士研究生詹伟泉为论文第一作者，宋少先教授和贾菲菲教授为论文共同通讯作者。

稀土元素因独特的物化性质在工业、农业、军事等关键领域发挥着重要作用，成为后工业时代的“味精”或“维生素”。此外，开采冶金过程中产生的含微量稀土元素废水易污染环境、危害人类健康。因此，水溶液中微量稀土元素的提取回收至关重要。传统回收方法通常因价格昂贵、操作复杂、回收效率低等问题，难以实现工业冶金废水中微量稀土元素的高效回收。在众多回收方式中，吸附法具有易于操作、成本低廉等优点，然而活性炭等常规吸附剂对微量稀土离子的回收效果不佳。

氧掺杂二硫化钼的表征及结构图

基于团队在矿物材料功能化调控及有价金属综合回收方面的研究基础，本工作提出了化学-电化学双势能耦合下微量稀土离子的定向扩散、靶向吸附回收策略。研究结果表明因氧原子与硫原子半径类似，通过简易的合成温度调节，实现了二硫化钼晶体结构中氧原子的可控掺入。与纯二硫化钼相比，氧原子因与硫原子的电负性差别，掺入后降低了二硫化钼的结晶度，但强化了其余各项综合性能，其中电子迁移速率的提高最为显著。此外，氧原子的加入增强了稀土离子与二硫化钼界面间的化学作用力，提高了双电层域中离子的存储能力，实现了微量稀土离子的高效选择性回收。本工作的创新思路对攻克低浓度稀土元素回收难题及促进矿物材料应用发展，具有重要科学意义与价值。该研究得到了国家重点研发计划、湖北省自然科学基金的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c00691