清華新聞網(wǎng)8月4日電 金作為電的良導(dǎo)體在電子產(chǎn)品和消費(fèi)品等領(lǐng)域廣為應(yīng)用。隨著電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，電子垃圾已成為全球可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)之一，因此從電子垃圾中回收金資源對(duì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院助理教授蘇陽(yáng)，中科院深圳理工大學(xué)（籌）和深圳先進(jìn)技術(shù)研究院教授成會(huì)明院士，以及諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、曼徹斯特大學(xué)及清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院蓋姆石墨烯中心教授安德烈·蓋姆（AndreGeim）等人發(fā)現(xiàn)一種基于還原氧化石墨烯制備的石墨烯材料對(duì)電子垃圾中痕量的金資源具有超強(qiáng)的提取能力，無(wú)需外加能量和其他材料與化學(xué)品，這種石墨烯材料就可對(duì)金離子進(jìn)行快速吸附并同時(shí)還原得到純金顆粒。該材料對(duì)濃度為10 mg/L含金溶液的吸附容量可達(dá)1.85 g/g，即使金離子濃度低至0.00002 mg/L時(shí)也能對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效的提取吸附。
圖1.石墨烯提取金的示意圖
該研究發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)石墨烯材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)決定了其對(duì)金的吸附性能，其石墨烯區(qū)域和含氧官能團(tuán)區(qū)域（氧化區(qū)）共同發(fā)揮作用是實(shí)現(xiàn)其優(yōu)異的金吸附提取性能的關(guān)鍵。其中石墨烯區(qū)域可以自發(fā)地將金離子還原為金屬態(tài)金，與此同時(shí)氧化區(qū)提供了良好的分散性，保證了石墨烯的大比表面積及對(duì)金離子的高效吸附。而且石墨烯材料可以對(duì)金離子實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的選擇性吸附。通過(guò)調(diào)控其含氧官能團(tuán)的質(zhì)子化過(guò)程，石墨烯在幾乎不吸附共存的其他金屬元素的前提下，可以從電子垃圾中精準(zhǔn)地提取金。此外，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)展了一種基于石墨烯薄膜的連續(xù)金吸附方法，適用于規(guī)?；a(chǎn)，可高效、連續(xù)地從電子垃圾中回收金資源。值得注意的是，由于采用商用氧化石墨烯為原材料，其成本遠(yuǎn)低于金價(jià)，因此該石墨烯材料具有大規(guī)模應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)可行性，為解決金資源可持續(xù)性發(fā)展和電子垃圾回收的雙重挑戰(zhàn)提供了一個(gè)新的解決方案。
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(xù)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
該研究工作以“還原氧化石墨烯高效、選擇性提取金”（Highly Efficient and Selective Extraction of Goldby Reduced Graphene Oxide）為題，在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。
中科院深圳理工大學(xué)（籌）和深圳先進(jìn)技術(shù)研究院教授成會(huì)明院士，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、曼徹斯特大學(xué)及清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院蓋姆石墨烯中心教授安德烈·蓋姆（AndreGeim）和清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院助理教授蘇陽(yáng)為論文通訊作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2020級(jí)博士生李飛和博士后朱九一為共同第一作者。論文作者還包括曼徹斯特大學(xué)孫鵬展博士，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授鄒小龍、博士后李振慶等。本工作得到了清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院科研啟動(dòng)基金和深圳蓋姆石墨烯中心的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32204-4
供稿：深圳國(guó)際研究生院
題圖設(shè)計(jì)：李娜
編輯：邱收
審核：呂婷
