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略價值。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。金具有良好的導電性和穩定性而被廣泛應用于各類電子產品。聯合國發布的《關于電子廢品的報告》顯示,從1噸廢舊電子產品(WEEE)提煉出的黃金量幾乎是等重金礦的800倍,廢舊電子產品也可以被稱為“城市礦山”。目前傳統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。
浙江大學王立教授和俞豪杰副教授團隊制備了新型二茂鐵基金屬有機框架材料(FMOF-Co,圖1),將二茂鐵基團作為關鍵吸附與還原位點引入到金屬有機框架中,表現出優異的選擇性金吸附和還原特性。在單一金離子溶液中,FMOF-Co在20分鐘內對金離子的最高吸附容量可達到~1900 mg/g。對于WEEE的模擬混合溶液([Au3+]=90ppm、[Cu2+]=18000ppm、[Ni2+]=3300ppm),經1小時的吸附后,FMOF-Co對Au、Cu和Ni的回收率分別為85.0%、2.8%和2.5%。所得FMOF-Co/Au混合物經離心分離,于空氣中高溫熱解除去FMOF-Co中有機物,并利用其熱解產生的碳而將吸附的金離子還原為單質金(圖2),最終產物的含金量高達~95 wt%,而Co、Cu、Ni和Fe等其它金屬雜質含量均小于3 wt%,具有較好的實際應用價值。
圖1 FMOF-Co金屬有機框架微球
圖2 FMOF-Co對WEEE中金的回收流程及回收的金樣品
相關成果近期以題為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)上發表。論文的第一作者為浙江大學化學工程與生物工程學院博士生劉紀揚和鄧正,通訊作者為俞豪杰副教授。
王立教授和俞豪杰副教授團隊長期從事二茂鐵基化合物及聚合物的合成和應用研究,經Web of Science文獻檢索,該團隊在二茂鐵基化合物及聚合物方面發表的論文數全國排名第一。近年來在二茂鐵基金屬有機框架材料研究方面取得多項重要進展,分別發表于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