水污染与贵金属资源短缺是可持续发展面临的紧迫挑战。贵金属天然储量有限,传统采矿方式环境成本高昂,因此从电子废物、工业废水等二次资源中回收金(Au)、银(Ag)等贵金属,对于满足航空航天、医疗和能源领域日益增长的需求至关重要。然而,现有的吸附剂材料虽能在痕量浓度下实现高效回收,但其依赖的氧化还原过程(如硫醇、儿茶酚或酰肼基团)大多不可逆,导致吸附容量较低(<3,500 mg g⁻¹),使用寿命短(<24 h),且伴随显著的活性位点失活问题。因此,开发一种可逆的、具有氧化还原活性的吸附材料,以同时提升吸附容量、寿命并大幅降低能耗与试剂消耗,成为该领域的关键需求。
鉴于此,江南大学刘天西教授、林歆怡教授、吕嫣副教授和南洋理工大学仲启智合作提出了一种创新的光化学再生策略。他们将苯酚-醌(phenol-quinone)氧化还原循环嵌入光活性纳米碳气凝胶中,构建了一种可进行光驱动电子转移和质子耦合氧化还原循环的界面(图1)。这一设计使材料能够反复捕获并释放贵金属,实现了超高吸附容量(对金高达15,925.5 mg g⁻¹)、超长使用寿命(>250小时),并对多种贵金属(Au、Ag、Pt、Pd)及宽浓度范围(0.6 ppb至1,000 ppm)均表现出优异性能。与现有最先进材料相比,其吸附容量提升超过三倍,运行寿命延长十倍,同时将电能和试剂消耗分别降低了88.4%和97.7。该技术在工业废物(如中央处理器浸出液)和天然海水中的成功演示,验证了其作为实际、可扩展且可持续的贵金属回收解决方案的巨大潜力,有力推动了循环经济的发展。相关研究成果以题为“In situ photo-regenerative phenolic interface for continuous precious metal recovery”发表在最新一期《nature water》上。
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