上海师大《Nature Sustainability》：光催化回收贵金属！
贵金属不仅具有良好的物理性能(如延展性和导电性)，还具有很高的化学稳定性和很强的耐腐蚀性。近年来，永磁材料越来越多地应用于电子器件和现代工业催化领域。据报道，全球电子行业对金、银和钯的需求分别为250吨、12800吨和40吨。此外，由于汽车工业的持续增长，铂族金属的消费量也在增加。相比之下，全球电子垃圾产量显示，40部手机中的含金量相当于1吨矿石。2019年，全球共产生5360万吨含贵金属的电子废物，包括废弃的电脑、手机和家用电子设备。一旦开发出适当的技术，这些废物可能成为经前驱体物质的主要可持续来源。
但是，从矿石、催化剂和电子垃圾中开采和捕获贵金属（PMs）仍然是一个巨大的挑战。PMs的回收过程包括两个主要步骤:首先，溶解PM0形成PMx+溶液，然后从浸出液中将PMx+还原为PM0。工业中最广泛使用的溶解方法包括强腐蚀性和有毒的王水和氰化法，因此会危害环境。考虑到王水和氰化物的毒性，已经开发了替代的无毒浸出剂，如硫脲、硫代硫酸盐和碘来溶解金，但是它们对于铂族金属的浸出无效，并且反应过程通常是复杂的。
近日，上海师范大学卞振锋教授课题组报道了一种光催化过程，使人们能够从废电路板、三元汽车催化剂和矿石中选择性地回收七种贵金属——银、金、钯、铂、铑、钌和铱。整个过程不涉及强酸或强碱或有毒氰化物，但只需要光和光催化剂，如二氧化钛。在显示高纯度(≥98%)的简单还原反应后，废物源中99%以上的目标元素可被溶解，贵金属可被回收。通过展示千克级的应用，并展示催化剂可以重复使用100次以上，这种方法可能是行业兼容的。这项研究为开发可持续技术开辟了一条新的道路，以回收地球资源，促进循环经济。这项研究工作以“Selective recovery of precious metals through photocatalysis”为题发表在国际顶级期刊《Nature Sustainability》上。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41893-021-00697-4
图1. 贵金属（PMs）的光催化溶解
图2.金属催化剂中金属的光催化选择性溶解
图3 重金属离子的还原过程
图4 贵金属回收的机理
综上所述，作者利用光催化氧化的优势，展示了一个更可持续的过程，其特点是在环境条件下高度选择性地溶解来自不同废物源的PMs。电子垃圾和矿石的浸出率高达99%，回收金属纯度高。该方法简单，更环保，可扩展，适用于广泛的项目管理系统。这项工作的后续优化可以集中在如何使用水而不是有机溶剂上。目前的溶剂选择是乙腈和DCM，尽管这是一种避免强酸和氰化物的新方法。为了进一步提高其可持续性，作者提出水作为溶剂是最佳选择。（文：one end）