金(Au)和铂族金属(PGMs),如铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)等战略性
稀有金属资源正面临日益严峻的供需矛盾。这些
贵金属的常规开采不仅消耗不可再生的地质储量,还会带来显著的生态环境影响,如生态系统破坏、土地资源退化、温室气体排放以及有毒金属污染等。从废旧电子产品中提取贵金属被视为缓解资源压力的重要途径,然而传统
湿法冶金工艺使用王水或氰化物等试剂,会带来操作安全与环境隐患,例如腐蚀性气体释放和氰化物污染风险。在"城市矿产"开发理念兴起的背景下,发展高效清洁的回收技术具有重要现实意义。近年来,催化浸出已成为一种有望在更温和条件下回收贵金属的策略,包括光催化、机械催化以及类芬顿催化等方法已被证实可温和提取Au和Pd。然而现有催化体系仍依赖外源催化剂、金属助剂或高能耗辅助手段,后处理工序繁琐且易产生二次污染。开发新型绿色回收工艺已成为当前贵金属循环利用领域的关键课题。
近日,由中科院广州能源研究所杨改秀研究员、袁浩然研究员与华南理工大学陈燕教授合作开展的研究取得重要进展,其研究成果发表在国际权威化学期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。该团队创新性地提出了一种绿色环保的贵金属回收方法——基于过一硫酸氢钾(PMS)和氯化钾(KCl)水溶液的自催化浸出体系,该技术无需外加催化剂即可实现电子废弃物中贵金属的高效提取。
在常温下,该体系能在20分钟内实现Au的近乎完全溶解(溶解率>98.2%)。这一过程由贵金属自身驱动,激活PMS和Cl⁻,生成单线态氧(1O2)和微量次氯酸(HOCl),二者协同作用将Au氧化为更高价态,促进Cl⁻配位萃取。经济分析证实,该体系在实际电子垃圾处理中具有显著的可行性,能耗大幅降低(约62.5%),试剂成本也显著降低(约93.2%)。该研究深入揭示了自催化生成的活性物质在金属浸出中的作用,为实现资源循环利用提供了一种更可持续的贵金属回收方法。
研究得到国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、河南省重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金(粤-佛联合基金)项目、中央高校基本科研业务费专项资金、中国科学院青年基础研究项目的支持。
广州能源所表示,下一步将联合环保企业推进技术工程化落地,并探索该工艺在
新能源汽车电池回收领域的延伸应用,助力我国构建"无废城市"循环经济体系。