近日，國際權威期刊《Nature Chemical Engineering》在線發表了我校化學與材料科學學院卞振鋒教授團隊的研究論文《Scalable and selective gold recovery from end-of-life electronics》，針對電子廢棄物中多種金屬共存的情況，提出了金屬表面鈍化協同配位的全新策略，利用光催化技術成功實現了電子廢棄物中黃金的高效、選擇性氧化溶解回收，從根本上避免了貴金屬回收過程中重金屬離子對水環境的污染。上海師范大學為第一署名單位，商恒軍為論文第一作者，卞振鋒教授為論文通訊作者。

重要科學問題：

作為戰略性資源和關鍵原材料，貴金屬的綠色生產和回收具有極其重要的意義。全球報廢電子產品的快速積累對環境造成了災難性的影響，因為這些寶貴的資源大多被填埋。電子廢棄物（e-waste）含有大量的貴金屬，以黃金（Au）為例，其含量遠遠超過天然礦物。從電子廢棄物中回收這些金屬是一條潛在的可持續發展之路。目前，貴金屬的生產和回收主要依賴于王水等強酸濕法氧化法，這些方法會產生大量廢水，處理難度極大，嚴重威脅生態環境和水質安全。因此，貴金屬濕法氧化廢水的源頭控制符合國家“打好水污染防治攻堅戰”的重大戰略需求。

本文報道了一種綠色、選擇性且可持續的貴金屬回收策略，從根本上避免了貴金屬回收過程中重金屬離子對水環境的污染。通過控制CH3CN-H2O體系的pH值，實現金屬溶度積調控，成功實現了100%的金（Au）溶解，對成分復雜的電子廢棄物中金的選擇性高達99.0%。基于原位表征技術和理論計算，證實了調節pH值可以促進˙OH生成更多的˙CN，使金的溶解速率提高了7倍。此外，pH值調節會誘導非貴金屬在其表面形成氫氧化物鈍化膜，從而抑制其浸出，且溶劑和催化劑可以循環利用。鑒于此，作者設計了集溶解、過濾和溶劑回收于一體的生產設備，可處理10公斤電子廢棄物。與傳統工藝相比，每處理1公斤電子廢棄物可節省高達95.9%的溶劑成本和94.3%的水消耗。Biwer-Heinzle環境評價方法證明了該方法的環境友好性。該工作為從電子廢棄物中回收貴金屬提供了一種潛在的顛覆性方法，該方法具有大規模應用的潛力，促進了貴金屬回收行業的可持續發展。

該團隊前期在光催化綠色回收貴金屬領域積累了豐富的工作經驗，開展了系列創新性的工作，首次提出利用光催化取代傳統王水法氧化溶解回收貴金屬（Nat. Sustain., 2021, 4, 618-626; Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e202213640.），闡明了配位降低貴金屬氧化電位匹配光催化氧化的新原理，突破了濕法氧化廢水的源頭控制難題；其次利用催化劑表面配位調控，實現光催化選擇性還原貴金屬離子（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202302202; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202312734.），從源頭上削減了貴金屬離子回收過程的廢水。

該研究工作得到了科技部、國家自然科學基金委、上海市教委和科委的資金支持。

論文鏈接網址：https://doi.org/10.1038/s44286-023-00026-w.

(供稿、圖片：化學與材料科學學院)