貴金屬特別是金是極為重要的金屬資源,具有特有的稀缺性和戰(zhàn)略價(jià)值。目前金資源的獲取仍主要依靠金礦開采,隨著全世界范圍內(nèi)富金礦脈逐漸被開采殆盡,高純度金的開采成本也在不斷攀升。金具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品。聯(lián)合國發(fā)布的《關(guān)于電子廢品的報(bào)告》顯示,從1噸廢舊電子產(chǎn)品(WEEE)提煉出的黃金量幾乎是等重金礦的800倍,廢舊電子產(chǎn)品也可以被稱為“城市礦山”。目前傳統(tǒng)的金回收方法通常采用王水溶解法等,但由于選擇性差,大量其它金屬如銅、鎳等(>99%)難以與金有效分離。
浙江大學(xué)王立教授和俞豪杰副教授團(tuán)隊(duì)制備了新型二茂鐵基金屬有機(jī)框架材料(FMOF-Co,圖1),將二茂鐵基團(tuán)作為關(guān)鍵吸附與還原位點(diǎn)引入到金屬有機(jī)框架中,表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性金吸附和還原特性。在單一金離子溶液中,F(xiàn)MOF-Co在20分鐘內(nèi)對(duì)金離子的最高吸附容量可達(dá)到~1900 mg/g。對(duì)于WEEE的模擬混合溶液([Au3+]=90ppm、[Cu2+]=18000ppm、[Ni2+]=3300ppm),經(jīng)1小時(shí)的吸附后,F(xiàn)MOF-Co對(duì)Au、Cu和Ni的回收率分別為85.0%、2.8%和2.5%。所得FMOF-Co/Au混合物經(jīng)離心分離,于空氣中高溫?zé)峤獬MOF-Co中有機(jī)物,并利用其熱解產(chǎn)生的碳而將吸附的金離子還原為單質(zhì)金(圖2),最終產(chǎn)物的含金量高達(dá)~95 wt%,而Co、Cu、Ni和Fe等其它金屬雜質(zhì)含量均小于3 wt%,具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
圖1 FMOF-Co金屬有機(jī)框架微球
圖2 FMOF-Co對(duì)WEEE中金的回收流程及回收的金樣品
相關(guān)成果近期以題為Ferrocene-based metal-organic framework for highly efficient recovery of gold from WEEE的論文在國際著名期刊Chemical Engineering Journal(2019年影響因子10.652)上發(fā)表。論文的第一作者為浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院博士生劉紀(jì)揚(yáng)和鄧正,通訊作者為俞豪杰副教授。
王立教授和俞豪杰副教授團(tuán)隊(duì)長期從事二茂鐵基化合物及聚合物的合成和應(yīng)用研究,經(jīng)Web of Science文獻(xiàn)檢索,該團(tuán)隊(duì)在二茂鐵基化合物及聚合物方面發(fā)表的論文數(shù)全國排名第一。近年來在二茂鐵基金屬有機(jī)框架材料研究方面取得多項(xiàng)重要進(jìn)展,分別發(fā)表于Coordination Chemistry Reviews(2019年影響因子15.367)、Journal of Hazardous Materials(2019年影響因子9.038)、Journal of Materials Chemistry A(2019年影響因子11.301)、Angewandte Chemie-International Edition(2019年影響因子12.959)等期刊。
相關(guān)論文信息:
https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128360
https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213737
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122274
https://doi.org/10.1039/c9ta03403j
https://doi.org/10.1002/anie.201004745
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