课题基金 / 基金详情

Metal extraction using biocompatible ionic liquid system assisted by machine learning

Metal extraction using biocompatible ionic liquid system assisted by machine learning
机器学习辅助下使用生物相容性离子液体系统提取金属
批准号：
22KF0286
负责人：
後藤 雅宏
金额：
$1.41万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
项目状态：
已结题
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0286/
关键词：
イオン液体計算科学溶媒抽出金属分離レアメタル金属リサイクル機械学習分子動力学

项目摘要

项目成果

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レアメタルは現代の最新機器の重要な構成要素であるが、これらレアメタルの採掘可能な資源は限定的である。本研究では、機械学習（ML）を用いて、金属抽出に適したイオン液体（IL）を予測しました。金属選択性や環境毒性など、イオン液体の構造とその特性との間の隠れた関係を解明するために、Random Forestアルゴリズムに基づく分類と回帰モデルを提案しました。クロスバリデーションを用いたMLモデルの評価では、精度スコア（0.82）およびR2値（0.76）に示されるように、モデルの信頼性が高いことが示されました。また、ILの金属選択性はカチオンとアニオンの構造によって決まり、環境毒性レベルは主にカチオンの構造に大きく影響されることが明らかになった。そこで、学習済みモデルの予測に基づき、白金、リチウム、ネオジムに対する抽出選択性があり、かつ環境毒性が低いILを、当初提案した150種類のIL構造から3つ選びました。そして、実験室でその3つのILを合成し、標準的な溶媒抽出実験でその性能を評価しました。予測モデルから得られたPt選択性のIL、Nd選択性のILおよびLi選択性のILについて合成し、液液抽出試験によりその金属選択性を実験的に検証した結果、各イオン液体はモデルが提示したとおりのレアメタル選択性を示した。イオン液体の分子構造から金属選択性と毒性を推算する高精度スクリーニングの開発を達成できた。この実験から、MLから推奨されたILは、高い抽出効率（80％以上）でそれぞれのターゲット金属を選択的に抽出できることが示され、金属抽出のイノベーションを加速する有望な解析キットとしてMLの実現可能性が示されました。
期刊论文(9)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DFT-Based investigation of Amic-Acid extractants and their application to the recovery of Ni and Co from spent automotive Lithium-Ion batteries
DOI： 10.1016/j.seppur.2021.119898
发表时间： 2021-10-11
期刊： SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
影响因子： 8.6
作者： [Hanada, Takafumi, Seo, Kosuke, Goto, Masahiro]
通讯作者： Goto, Masahiro
Ionic Liquids Curated by Machine Learning for Metal Extraction
DOI： 10.1021/acssuschemeng.2c03480
发表时间： 2022-08
期刊： ACS Sustainable Chemistry & Engineering
影响因子： --
作者： [A. Fajar;A. D. Hartono;Rahman Md Moshikur;M. Goto]
通讯作者： A. Fajar;A. D. Hartono;Rahman Md Moshikur;M. Goto
Machine Learning to Guide Selective Solvent Extraction of Critical Metals
机器学习指导关键金属的选择性溶剂萃取
DOI： --
发表时间： 2022
期刊：
影响因子： --
作者： [Aditya D. Hartono, Rahman Md Moshikur, and Masahiro Goto]
通讯作者： and Masahiro Goto
Novel Ionic Liquid-Based Aqueous Biphasic System with Amino Acids for Critical Metal Recovery from Lithium-Ion Batteries
DOI： 10.1021/acs.iecr.2c00295
发表时间： 2022-04
期刊： Industrial & Engineering Chemistry Research
影响因子： --
作者： [Chunqing Cai;Takafumi Hanada;A. Fajar;M. Goto]
通讯作者： Chunqing Cai;Takafumi Hanada;A. Fajar;M. Goto
共 7 条
    生体分子のナノコーティング技術に基づいた完全非侵襲性ワクチンの創成
    • 批准号：
      24H00397
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    • 资助金额：
      $30.87万
    • 财政年份：
      2024
    • 负责人：
      後藤 雅宏
    • 依托单位：
      Kyushu University
    Exploring New Fields in Drug Delivery Systems Using Ionic Liquids
    • 批准号：
      22K18314
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
    • 资助金额：
      $16.56万
    • 财政年份：
      2022
    • 负责人：
      後藤 雅宏
    • 依托单位：
      Kyushu University
    Development of Ionic Liquid based Liposome system and application in siRNA delivery for COVID-19
    • 批准号：
      21F21051
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for JSPS Fellows
    • 资助金额：
      $1.47万
    • 财政年份：
      2021
    • 负责人：
      後藤 雅宏
    • 依托单位：
      Kyushu University
    Creation of Non-Invasive Transdermal Vaccine Using Solid-in-Oil Nano-dispersion Technique
    • 批准号：
      21H04631
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    • 资助金额：
      $27.21万
    • 财政年份：
      2021
    • 负责人：
      後藤 雅宏
    • 依托单位：
      Kyushu University
    海外基金