【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所廢棄物處理與資源化利用科研團(tuán)隊(duì)在Chemical Engineering Journal, Coordination Chemistry Reviews, Separation and Purification Technology, Surfaces and Interfaces等期刊上連續(xù)發(fā)表研究成果，系統(tǒng)報(bào)道了利用雜化共價(jià)有機(jī)框架材料(H-COFs)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬的綠色、高效、低成本回收的創(chuàng)新方法。該系列工作重點(diǎn)介紹了選擇性回收、可循環(huán)利用及可再生能源驅(qū)動(dòng)等核心技術(shù)，圍繞固廢、共伴生礦與低品位礦產(chǎn)等高價(jià)值元素礦冶研究主線，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)可調(diào)、功能多樣化的分子團(tuán)簇晶態(tài)材料平臺(tái)，為解決長(zhǎng)期困擾該領(lǐng)域的選擇性捕獲、循環(huán)回收可持續(xù)性及能源轉(zhuǎn)型中的資源保障等難題提供了富有成效的探索路徑。
Sc³?與 MI-GIEC704b 復(fù)合吸附劑的相互作用路徑圖
研究指出離子型雙殼層磁性共價(jià)有機(jī)框架材料可實(shí)現(xiàn)稀土元素及銅、鋁、鐵等金屬元素的超快選擇性回收，離子功能化與磁性雜化策略賦予材料優(yōu)異的吸附速率與選擇性。進(jìn)一步發(fā)展的金屬摻雜模板型雜化共價(jià)有機(jī)框架材料可成功應(yīng)用于稀土鈧的高選擇性回收，吸附效率達(dá)99.6%，并在赤泥浸出液中實(shí)現(xiàn)鈧回收的同時(shí)保持鋁回收率高達(dá)94%。
研究進(jìn)而揭示了磁性雜化共價(jià)有機(jī)框架材料(Fe?O?@ThDa@TpPa)對(duì)廢水中半導(dǎo)體元素銦(In³?)和鍺(Ge??)的高效選擇性捕集能力，捕集率分別達(dá)到99%與80%，同時(shí)材料表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性與耐酸性。研究還開發(fā)了具有復(fù)合多級(jí)結(jié)構(gòu)的氮摻雜碳共價(jià)有機(jī)框架復(fù)合材料(nC@Fe?O?)，用于電子廢棄物中金等貴金屬的快速、高容量、選擇性及環(huán)境友好型提取。該材料對(duì)金和銅的吸附容量分別高達(dá)3300 mg·g?¹和2600 mg·g?¹，即使在電子化學(xué)品廢液等復(fù)雜實(shí)際環(huán)境中，金的回收效率仍穩(wěn)定維持在95%以上。
該系列研究充分展示了雜化共價(jià)有機(jī)框架復(fù)合材料在多種戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬選擇性回收中的廣泛適用性與巨大潛力，在工業(yè)廢水處理、城市礦山開發(fā)、等領(lǐng)域展現(xiàn)出規(guī)模化應(yīng)用前景，并為高效先進(jìn)材料的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了重要支撐。
nC@Fe?O? 復(fù)合材料對(duì)金屬離子的吸附示意圖
論文第一作者為博士研究生Aaron S. Pittman，通訊作者為曹晏研究員。
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