Химики Томского политехнического университета вместе с китайскими коллегами предложили эффективный, экологичный и безопасный метод извлечения золота из электронных отходов. Ученые создали двумерные органические каркасы, оснащенные уникальными "наноловушками". Эти ловушки захватывают ионы золота и под действием видимого света восстанавливают их до чистого металла. Эксперименты подтвердили: новый метод позволяет извлечь до 99,2% золота из отходов, даже при высоком содержании других примесей.
Работа поддержана федеральной программой Минобрнауки России "Приоритет-2030" в рамках национального проекта "Молодежь и дети".
Золото из отходов: глобальный вызов и решение
Золото — не просто драгоценность, а незаменимый материал для электроники, энергохранилищ и катализа. Прогнозы ученых: к 2030 году объем электронных отходов достигнет 82 миллионов тонн, став огромным источником золота. Извлечение его из этих отходов — ключевая задача переработки. Старые методы требуют агрессивной химии и много энергии, часто отличаясь низкой эффективностью и плохой селективностью (способностью выделять конкретный металл из смеси).
Наноловушки: суть инновации
Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ и их китайские партнеры разработали новый подход. Они использовали ковалентные органические каркасы (COF) — химические "губки" с винилазольными "ловушками" в порах.
Экологичность и эффективность
"Мы создали и изучили три типа COF-структур с разными азольными мостиками — содержащими азот, кислород или серу. Они усилили электростатическое взаимодействие и обеспечили высокую селективность именно к золоту. Это делает технологию экологичнее — агрессивные химикаты не нужны. Структура COF позволяет контролировать процесс переработки и повысить его эффективность", — поясняет профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес, ведущий автор.
Механизм работы и впечатляющие результаты
Для понимания механизма ученые провели XPS анализ структур с золотом и без него, а также квантово-механическое моделирование. Реакция восстановления золота внутри пор запускалась видимым светом. Результаты показали: созданные COF адсорбируют до 99,2% золота! Материал способен удерживать золото массой в 4,6 раза больше собственного веса. Технология эффективна даже при работе со сложными смесями (растворами золота, меди, никеля и др.) и сохраняет результат при высоком содержании примесей.
Уникальные преимущества материала
"Наши COF извлекают почти все золото, даже при его мизерной концентрации и большом количестве других металлов. Виниловые связи обеспечивают исключительную химическую стойкость и стабильность как в кислых, так и в щелочных средах. Эти COF многоразовые: эффективность сохраняется после пяти циклов сорбции-десорбции", — подчеркивает ученый.
Международная коллаборация
В исследовании участвовали специалисты научной группы TERS-Team Томского политеха, Чжэцзянского научно-технического университета (Китай) и Института технологии материалов и инжиниринга Нинбо Китайской академии наук.
Информация предоставлена пресс-службой Томского политехнического университета
