Ученые из Томского политехнического университета вместе с китайскими коллегами создали инновационный метод добычи золота из электронных отходов. По сообщению пресс-службы Минобрнауки РФ, он эффективнее, экологичнее и безопаснее существующих технологий.
В основе метода — особые двумерные органические каркасы, оснащенные «наноловушками». Эти структуры улавливают ионы золота, а под воздействием обычного видимого света восстанавливают их до чистого металла. Эксперименты подтвердили: технология позволяет извлечь до 99,2% золота даже из сырья с высоким содержанием примесей.
Исследование проведено в рамках федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет‑2030» национального проекта «Молодежь и дети». Результаты опубликованы в научном журнале Advanced Materials.
Золото — не только драгоценный металл, но и важный материал для электроники, хранения энергии и катализа. К 2030 году объем электронных отходов в мире достигнет 82 миллионов тонн — и большая их часть содержит ценное золото.
Извлекать его традиционными методами сложно: они требуют агрессивных химикатов, много энергии, а еще отличаются низкой эффективностью и селективностью (способностью выделять один металл из смеси).
Ученые Томского политеха совместно с китайскими коллегами предложили новый способ — с использованием ковалентных органических каркасов. Это своего рода химические «губки», внутри пор которых «встроены» винилазольные мостики.
Мы создали и исследовали три COF-структуры с различными вариантами азольных мостиков — с атомами азота, кислорода и серы. Они усилили электростатическое взаимодействие и обеспечили высокую селективность к золоту. Это делает нашу технологию более экологичной, поскольку для ее работы не нужны агрессивные химикаты. А структура COF позволяет сделать процесс переработки управляемым и увеличить его эффективность.
Чтобы разобраться в механизме извлечения золота, ученые провели два вида исследований: XPS‑анализ ковалентных органических каркасов (COF) — сначала без золота, затем с ним, и квантово‑механическое моделирование структуры COF.
Процесс извлечения проходил под действием обычного видимого света: он запускал фотокаталитическое восстановление золота прямо внутри пор «губки».
Результаты показали, что новый материал способен адсорбировать до 99,2% золота, масса захваченного золота может в 4,6 раза превышать массу самого COF, и материал сохраняет эффективность даже при высокой концентрации примесей, например, в растворах, содержащих золото вместе с медью, никелем и другими элементами.
Разработанные COF-структуры способны извлекать почти все золото даже при очень низкой концентрации золота и больших долях конкурирующих металлов в примеси. Благодаря структуре с виниловыми связями материал сохраняет исключительную химическую устойчивость и стабильность как в сильнокислых, так и в щелочных средах. Эти COF можно использовать многократно: эффективность сохраняется в течение пяти циклов сорбции-десорбции.
В исследовании приняли участие ученые научной группы TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха, Чжэцзянского научно-технического университета (Китай) и Института технологии материалов и инжиниринга Нинбо Китайской академии наук.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что металлы могут становиться прочнее при нагревании.
