美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发出一种可由电力直接驱动的新型萃取分子，能够从电子废弃物、采矿物流和工业废料中回收有价值的金属，并大幅减少传统工艺对化学试剂的依赖。这项研究或将使金属回收流程更清洁、更简化，也更具能源效率。
这项由该校化学与生物分子工程教授苏晓领导的研究成果，已发表于《ACS Energy Letters》。研究团队此前于2024年提出了一种连续电化学介导液液萃取技术，即e-LLE，用于从电子废弃物中回收黄金。该技术表明，电力能够替代液液萃取中通常所需的大量酸和碱。液液萃取是一种广泛用于分离和提纯金属的技术，但当时的系统仍需要额外化学试剂才能完成整个萃取循环。
此次，研究人员通过改造萃取分子本身，消除了这一剩余的化学步骤。他们设计出一种多功能分子：它能选择性结合金属离子，具有永久电荷，并能稳定溶于萃取所使用的有机相中。由于该分子自带电荷，研究人员可以直接用电力控制其反应，无需再借助此前必不可少的中间化学试剂。
论文共同作者、博士后研究员黛博拉·施密特表示，新分子中内置的永久电荷可充当电解质，使液体具备导电能力。因此，氧化还原反应可以由电力而非化学品驱动。她指出，这项工作使一个高度依赖化学试剂的工业分离流程实现了完全电气化。
苏晓表示：“这是我们第一次以曾经设想的方式运行电化学溶剂萃取。我们给分子充电，它就结合金属并将其带入有机相，之后再通过电力将金属释放出来。”
直接以电力驱动该流程后，化学品消耗量可减少一个至两个数量级，同时萃取循环也得到简化。用电力取代中间试剂，理论上可同时减少化学废物和能源消耗。
在实验室测试中，研究人员利用这种分子从电子废弃物浸出液中选择性回收黄金。所谓浸出液，是通过溶解废弃电子产品中的贵金属而形成的溶液。黄金是该研究的首个验证对象，但团队的更大目标是建立一套分子设计原则，为其他分离难题开发具备电活性的萃取剂。
论文共同作者、研究生阿德里耶克·阿古达表示，这一系统可适配于多种高价值金属的选择性回收，例如从废旧汽车催化剂中回收铂族金属，以及从尾矿或其他复杂原料中回收多种关键元素。由于电化学平台本身基本保持不变，研究人员可根据不同应用需求调整萃取剂的化学结构，以锁定不同金属。
苏晓表示，这项研究开启了理解和设计此类体系的基础路径。下一步，团队将着力推动该技术向工业规模应用发展，同时继续开发更多分子设计方案，并寻求计算建模和人工智能方面的合作，以加快新型萃取剂的筛选与发现。
苏晓说，随着关键矿产资源和供应链问题受到日益广泛的关注，这项成果表明，电化学有望提供可规模化、低废物的分离技术，并推动人们重新思考如何以更清洁、完全电气化的方式回收金属。
该研究论文题为《通过向选择性氧化还原活性化合物赋予固定电荷，实现液液萃取的直接电气化》，于2026年7月7日发表在《ACS Energy Letters》上，DOI为10.1021/acsenergylett.6c01434。研究获得美国能源部科学办公室基础能源科学部门及分离科学计划资助，项目编号为DE-SC0025636。