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  • 上海师大团队:用阳光实现“城市矿山”绿色开采

    来源:上海教育新闻网

    作者:陈瑶 颜惠芳

    时间:2021-03-29 16:24:42

    本网讯(通讯员 陈瑶 记者 颜惠芳 )你多久换一部手机?那些被我们淘汰的手机,它们去了哪里?联合国发布“2020年全球电子废物监测”,报告称2019年全球产生了5360万吨电子垃圾,创下了历史之最。这些电子设备垃圾如果没有得到妥善处理会严重破坏环境,有毒物质最终还是反噬人类身体,同时造成极大的经济浪费。不只是手机,为了增加导电效率,大多数的集成电路板上,都要在线脚上添加黄金等贵金属,如何有效回收这些贵金属一直是科学家们关注的问题。

    上海师范大学资源化学教育部重点实验室李和兴和卞振锋团队通过“光催化贵金属溶解”实现报废电子设备等固体废弃物中贵金属的高效绿色回收、变废为宝。此项成果近日在线发表于国际期刊“Nature Sustainability”,论文题为《Selective Recovery of Precious Metals through Photocatalysis》。

    贵金属主要指金、银和铂族金属元素,具有良好的物理性能、较高的化学稳定性和较强的耐腐蚀性,被广泛应用于电子设备、化工催化剂、合金器件等。但贵金属资源有限,价格昂贵,因此回收贵金属是国内外的重要产业,市场巨大。

    目前,工业上贵金属回收主要采用火法和湿法,火法耗时长、能耗大、低含量不适用;湿法涉及使用腐蚀性和有毒的氰化物、王水和硫脲等,环境危害严重。迫切需要开发环境友好、低成本且高效的贵金属溶解新方法。

    在最新研究成果中,团队将注意力特别转移到光催化上。它具有直接利用太阳光驱动反应,操作简单,无二次污染和高效率的优点。在使用光催化技术溶解贵金属的过程中,团队考虑了7种贵金属和5种非贵金属。整个反应在环保条件下进行,可能需要数小时才能完成。但值得注意的是,它不仅适用于实验室规模的贵金属回收,还适用于千克级的CPU板和矿石。

    利用光催化技术,团队成员首次开发了一种普适性的绿色环保型贵金属溶解方法。无需强酸、强碱、强腐蚀性溶剂、电化学辅助。可实现各种贵金属(金、银、钯、铂、钌、铑和铱等)的100%光催化氧化溶解,催化剂和溶剂可以重复使用,且可以进行贵金属的选择性溶解,有效减少环境污染并简化分离过程,适用于电子废物、汽车尾气三效催化剂、工业催化剂、废旧合金器件和矿石等。

    这是迄今为止世界上最先进、最清洁、最简便、最廉价的贵金属回收技术,也有望带来贵金属冶炼的颠覆性变革,在光催化理论发展和应用开发方面,具有里程碑意义。

    更令人兴奋和前所未有的是,这一方法可以根据目标元素选择性地溶解贵金属。成功的核心是光催化。在光催化剂的存在下(在紫外线或可见光照射下),简单地暴露废物和溶剂的混合物将溶解贵金属。整个过程简单、环保、高效且具有成本效益。从贵金属提取物中获得的溶剂可以在下一个溶解反应中重复使用,直到溶剂完全反应为止。

    这是一个不需要强腐蚀性溶剂也不需要电化学辅助的贵金属溶解方法。这一标志性突破,可能表明一种新颖的贵金属溶解方法可以应对环境和资源方面的挑战。团队希望它不仅具有良好的通用性,而且可以设计成具有独特的选择性,真正挖掘出城市中的“隐形金矿”。

    李和兴和卞振锋团队长期从事光催化技术用于环境污染控制。在温和条件下,光催化可以产生高反应性自由基,可用于污染物降解、杀菌、分解水产氢、重金属离子还原等,具有操作简单、能耗低、无二次污染等优点。

    论文第一作者为陈瑶(右),通讯作者为卞振锋教授(左)、李和兴教授及中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士。


    责任编辑:颜惠芳

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