舊手機都去了哪兒?有了上海科學家發(fā)明的新技術(shù),它們不但不會造成環(huán)境污染,還可以變廢為寶堆出“金山”。記者昨天獲悉,上海師范大學資源化學教育部重點實驗室李和興和卞振鋒團隊通過“光催化貴金屬溶解”技術(shù),實現(xiàn)報廢電子設(shè)備等固體廢棄物中的貴金屬高效綠色回收。這一最新成果日前在線發(fā)表于國際頂尖學刊《自然》雜志的子刊《自然·可持續(xù)性》。這種先進、清潔、簡便、廉價的貴金屬回收技術(shù),有望帶來貴金屬冶煉的顛覆性變革。

  直接利用太陽光驅(qū)動反應

  聯(lián)合國發(fā)布的《2020年全球電子廢物監(jiān)測》報告稱,2019年全球產(chǎn)生了5360萬噸電子垃圾,創(chuàng)下了歷史之最。這些電子設(shè)備垃圾如果沒有得到妥善處理會嚴重破壞環(huán)境,有毒物質(zhì)最終還是反噬人類身體,同時造成極大的經(jīng)濟浪費。論文第一作者陳瑤告訴記者,不只是手機,為了增加導電效率,大多數(shù)的集成電路板上都要在線腳上添加黃金等貴金屬。如何有效回收這些貴金屬一直是科學家們關(guān)注的問題。

  金、銀和鉑族金屬元素,具有良好的物理性能、較高的化學穩(wěn)定性和較強的耐腐蝕性,被廣泛應用于電子設(shè)備、化工催化劑、合金器件等。但貴金屬資源有限,價格昂貴,因此回收貴金屬是國內(nèi)外的重要產(chǎn)業(yè),市場巨大。目前,工業(yè)上貴金屬回收主要采用火法和濕法,火法耗時長、能耗大,低含量也不適用;濕法涉及使用腐蝕性和有毒的氰化物、王水和硫脲等,環(huán)境危害嚴重。因此,迫切需要開發(fā)環(huán)境友好、低成本且高效的貴金屬溶解新方法。

  這支上海師大化學與材料科學學院的團隊將注意力轉(zhuǎn)移到光催化上。它直接利用太陽光驅(qū)動反應,操作簡單,具有無二次污染和高效率的優(yōu)點。在使用光催化技術(shù)溶解貴金屬的過程中,團隊考慮了7種貴金屬和5種非貴金屬。整個反應在環(huán)保條件下進行,需要數(shù)小時才能完成。但值得注意的是,它不僅適用于實驗室規(guī)模的貴金屬回收,還適用于千克級的CPU板和礦石。

  可進行貴金屬選擇性溶解

  利用光催化技術(shù),團隊成員首次開發(fā)了一種普適性的綠色環(huán)保型貴金屬溶解方法。不需要強酸、強堿、強腐蝕性溶劑、電化學輔助,就可實現(xiàn)各種貴金屬如金、銀、鈀、鉑、釕、銠和銥等的100%光催化氧化溶解。而且,催化劑和溶劑可以重復使用,且可以進行貴金屬的選擇性溶解,有效減少環(huán)境污染并簡化分離過程,適用于電子廢物、汽車尾氣三效催化劑、工業(yè)催化劑、廢舊合金器件和礦石等。

  更令人興奮的是這一方法可以根據(jù)目標元素,選擇性地溶解貴金屬。取得成功的核心正是光催化,在光催化劑的存在下,通過在紫外線或可見光照射,只需簡單地暴露廢物和溶劑的混合物就將溶解貴金屬!罢麄過程簡單、環(huán)保、高效且具有成本效益!标惉幷f,“從貴金屬提取物中獲得的溶劑,還可以在下一個溶解反應中重復使用,直到溶劑完全反應為止!

  李和興和卞振鋒團隊長期從事光催化技術(shù)用于環(huán)境污染控制。在溫和條件下,光催化用于污染物降解、殺菌、分解水產(chǎn)氫、重金屬離子還原等,具有操作簡單、能耗低、無二次污染等優(yōu)點。由于這是一種不需要強腐蝕性溶劑、也不需要電化學輔助的貴金屬溶解方法,團隊希望這一標志性突破不僅具有良好的通用性,而且可以設(shè)計成具有獨特的選擇性,真正挖掘出城市中的“隱形金礦”。