光催化 让旧手机变“金矿”

2021-07-07 13:55   来源:光明网   徐瑞哲

  旧手机都去了哪儿?有了上海科学家发明的新技术,它们不但不会造成环境污染,还可以变废为宝堆出“金山”。

  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”技术,实现报废电子设备等固体废弃物中的贵金属高效绿色回收。这一最新成果不久前在线发表于国际顶尖学刊《自然》杂志的子刊《自然·可持续性》。这种先进、清洁、简便、廉价的贵金属回收技术,有望带来贵金属冶炼的颠覆性变革。

  联合国发布的《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,有毒物质最终还会反噬人类身体,同时造成极大的经济浪费。论文第一作者陈瑶表示,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。

  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,回收含量低,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。因此,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。

  这支上海师大化学与材料科学学院的团队将注意力转移到光催化上。它直接利用太阳光驱动反应,操作简单,具有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,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。不需要强酸、强碱、强腐蚀性溶剂、电化学辅助,就可实现各种贵金属如金、银、钯、铂、钌、铑和铱等的100%光催化氧化溶解。而且,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。

  团队希望,这一标志性突破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”。

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