近年來，在金屬萃取領域，離子液體(ILs)作為液-液萃取過程中的替代介質引起了研究人員的**興趣。ILs是由不對稱有機陽離子和陰離子組成的鹽，其熔點通常低于100 ℃。為了開發更綠色的萃取工藝，研究者對以ILs作為環境友好型溶劑以替代揮發性有機溶劑進行液-液萃取的體系進行了廣泛研究。然而，常規的離子液體組分的官能團螯合能力較弱，溶解金屬鹽的能力低。通過在有機陽離子上引入具備螯合功能的官能團或使用螯合型的配位陰離子以設計合成專一功能的離子液體(TSIL)，可以大大提高金屬對IL相的親和力，從而提供比常規有機溶劑更高的金屬離子提取率。

Co(II)和Ni(II)的分離是工業上非常關注的問題，它們存在于手機、電動汽車等多種電子設備中。Co(II)、Ni(II)在電子器件中有著獨特的作用，常被用于電池器件中（如鎳氫電池），鎳氫電池的隨意丟棄會導致嚴重的環境污染，因此對鎳氫電池的回收是環境保護的重要環節。

基于此，法國蘭斯香檳-阿登大學，蘭姆化學研究所(CNMR)的Laurent Dupont等人報道了通過將甘氨酸-甜菜堿的陽離子衍生物物(AGB-ILs)與配位陰離子結合，合成了具有特定功能的離子液體（圖1），以選擇性地提取Cu(II)、Co(II)和鹽介質中的Ni(II)。

圖1. AGB-ILs的結構

（圖片來源：Sep. Purif. Technol.）

圖2. [Bu₃NC₂NHC_n][ClSal]和[Bu₃NC₂NHC_n][Dca]對于硝酸鹽溶液的萃取

（圖片來源：Sep. Purif. Technol.）

文章先研究了8種離子液體在硝酸體系中對Cu(II)、Ni(II)、Co(II)的萃取性能，其中以[ClSal]^-和[Dca]^-為陰離子的離子液體性能更好（如圖2），這是由于這兩種陰離子具有更強的配位能力。隨后對雙金屬溶液和多金屬溶液進行了探究，在Cu(II)/Co(II)和Cu(II)/Ni(II)溶液中，[Bu₃NC₂NHC_n][Dca]均能表現出對Cu良好的選擇性和超過80%的萃取效率（圖3）；在Co(II)/Cu(II)/Ni(II)三金屬溶液中（圖4），[Bu₃NC₂NHC_n][Dca]依然表現良好，其萃取能力不受多種金屬的干擾，表現對Cu的專一性。

此外，文章探究了在高鹽度條件下，[Bu₃NC₂NHC₄][Dca]和[Bu₃NC₂NHC₈][Dca]對金屬離子的萃取性能（如圖5），結果發現ILs對Co或Ni的選擇性隨著支鏈的長度而變化，而其中NO₃^-、Cl^-對于萃取選擇性響巨大，特別是在4M NaCl的條件下，[Bu₃NC₂NHC₄][Dca]和[Bu₃NC₂NHC₈][Dca]對于Ni/Co的選擇性產生了反轉。

總之，文章設計并合成了8種功能離子液體，用于鎳氫廢電池中Ni、Co的回收萃取研究。研究表明，ILs的萃取效率與其陰離子的配位強度息息相關，含[Dca]^-的ILs往往表現出更好的萃取效率和離子選擇性。同時，高鹽度和陽離子的鏈長也會影響離子液體萃取效率，甚至使其選擇性發生改變。

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586620300836

原文作者：

Pape Diaba Diabate, Stephanie Boudesocque, Aminou Mohamadou, Laurent Dupont

DOI: 10.1016/j.seppur.2020.116782