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深圳先進院等發現石墨烯可用于高效回收電子垃圾中的金資源

稿件來源:深圳先進技術研究院 責任編輯:ICAC 發布時間:2022-08-23

  金作為電的良導體在電子產品和消費品等領域廣為應用。隨著電子產品更新換代速度的加快,電子垃圾已成為全球可持續發展的重大挑戰之一,因此從電子垃圾中回收金資源對實現循環經濟發展具有重要意義。

  近日,中國科學院深圳理工大學(暫定名)/中科院深圳先進技術研究院/中科院金屬研究所成會明與清華大學深圳國際研究生院、英國曼徹斯特大學研究人員等發現,可控制備的還原氧化石墨烯材料對電子垃圾中痕量的金資源具有超強的提取能力,無需外加能量和其他材料與化學品,這種石墨烯材料就可對金離子進行快速吸附并同時還原得到純金顆粒。該材料對濃度為10 mg/L含金溶液的吸附容量可達1.85 g/g,即使金離子濃度低至0.00002 mg/L時也能對其實現有效提取吸附。

  該研究發現,這類石墨烯材料的微觀結構決定了其對金的吸附性能,其石墨烯區域和含氧官能團區域(氧化區)共同發揮作用是實現其優異的金吸附提取性能的關鍵。其中石墨烯區域可以自發地將金離子還原為金屬態金,與此同時氧化區使材料具有良好的分散性,保證了石墨烯的大比表面積及對金離子的高效吸附。而且石墨烯材料可以對金離子實現精準的選擇性吸附,通過調控其含氧官能團的質子化過程,石墨烯在幾乎不吸附共存的其他金屬元素的前提下,能從電子垃圾中精準地提取金。此外,該團隊還發展了一種基于石墨烯薄膜的連續金吸附方法,適于規模化生產,可高效、連續地從電子垃圾中回收金資源。值得指出的是,由于采用商用氧化石墨烯為原材料,成本很低,該石墨烯材料具有大規模應用的經濟可行性,為解決金資源可持續性發展和電子垃圾的雙重挑戰提供了新的解決方案。

  該研究工作以Highly Efficient and Selective Extraction of Gold by Reduced Graphene Oxide為題發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。

   

  圖1 石墨烯提取金的示意圖

   

  圖2 (a)石墨烯分散液(左)和石墨烯薄膜(右);(b)基于石墨烯薄膜連續吸附痕量金的示意圖和(c)吸附效率;(d)石墨烯從電子垃圾中回收金的工藝示意圖

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