作为稀土资源大国，中国南方离子型稀土矿床以其富含重稀土的独特价值，在全球矿产资源格局中占据特殊地位。然而，重稀土元素(HREEs)之间物理和化学性质极为相似，再加上原子半径镧系收缩等原因，使得HREEs的分离成为一项极具挑战性的工业难题。溶剂萃取是实现工业化HREEs高效分离的最有效的方法之一，而其核心在于萃取剂。因此，开发分离系数更高、饱和容量更大、萃取速率更快、运行更平稳的萃取剂一直是HREEs萃取分离领域的研究热点。此外，迄今为止，更是未见有一款稀土萃取剂可在较宽pH窗口实现HREEs的高效且高选择性萃取分离的报道。

近日，中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心杨帆团队通过在次磷酸结构中引入同时具有供电子效应和大立体空间阻碍效应的苯环和胺基官能团，成功设计并合成了一款新型中重稀土分离用萃取剂：(二正辛基胺基甲基)苯基次磷酸(DOAM-PPA)(图1)。

图1 DOAM-PPA萃取剂表征

DOAM-PPA萃取分离HREEs试验研究表明：DOAM-PPA在pH = 4.00-1.25和0.1-2 mol/L HCl的萃取水相酸度范围内，DOAM-PPA都能高效萃取分离HREEs，其酸度操作窗口宽度和萃取分离效果均远大于传统萃取剂P507、P204和美国的Cyanex 272(如图2)。在0.5 mol/L HCl和0.1 mol/L NaCl的水相条件下，DOAM-PPA对Lu(Ⅲ)和Y(Ⅲ)的分离系数(βLu/Y)可达53.55。在0.5 mol/L HCl浓度下，DOAM-PPA对Lu(Ⅲ)的饱和容量是P204的2.45倍。当用DOAM-PPA直接萃取硅酸钇镥(LYSO)浸出液时，虽然Lu(Ⅲ)和Y(Ⅲ)的浓度分别达到了15.5 g/L和0.75 g/L，但βLu/Y仍可高达20.22，βLu/Ce为59 - 117，且对Lu(Ⅲ)的萃取率均大于86%。

图2 水相操作的pH窗口对DOAM-PPA、P507、P204和Cyanex 272萃取分离重稀土的影响

此研究所开发的新型稀土萃取剂DOAM-PPA，具有分离系数高饱和容量大、易于合成、萃取速度快等优点，且其具有很宽的pH萃取操作窗口(如图3)在HREEs以及稀土同位素(90Y、176Yb、177Lu)的分离和回收利用方面具有很好的工业化应用前景。

图3 DOAM-PPA萃取剂优势

相关成果以《Highly efficient separation and recovery of heavy rare earths by ((dioctylamino)methyl)phenylphosphinic acid》为题，发表在《Separation and Purification Technology》上。厦门稀土材料研究中心博士生谢美英、杨帆研究员分别为本文第一作者和通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划(No. 2022YFB3504302)，福建省科技计划项目(No. 2022T3011)以及中国稀土集团创新科技有限公司的支持。