自慰視頻 卞振鋒教授、余焓教授及上海應用技術大學許振民博士合作,在國際知名期刊Angewandte Chemie International Edition上發表題為“Decatungstate-Driven Photocatalytic Pathways for Sustainable and Cleaner Recovery of Precious Metals”研究成果。團隊基于十鎢酸鹽的雙效光催化體系,開創了貴金屬回收領域的新范式。自慰視頻 為第一通訊單位,博士研究生謝雅和博士后張婷為該論文共同第一作者,自慰視頻 卞振鋒教授、余焓教授和上海應用技術大學許振民為該論文的共同通訊作者。

傳統的貴金屬回收方法存在污染高、能耗大和毒性強等問題,光催化貴金屬回收技術則較為綠色環保,其通過光照直接驅動反應發生,在常溫常壓下即可實現貴金屬的溶解。光催化技術已經實現了廢棄物中貴金屬的溶解回收過程,但針對回收得到的貴金屬離子,依舊采用傳統的復雜還原方法。針對以上瓶頸問題,本團隊采用十鎢酸鹽作為均相光催化劑,通過溶劑調控手段實現了廢棄物中貴金屬的氧化溶解和還原析出的過程。該技術通過水熱合成十鎢酸鹽均相催化劑,結合創新性溶劑調控機制,在常溫常壓條件下即可精準調控貴金屬的氧化溶解與還原沉積全過程。實驗證實:室溫條件下對鉑系廢料回收率達80-100%,純度超91%;表觀量子產率較商用TiO?提升200%,反應速率提高3.4倍;聯產高附加值醛類化合物,實現“資源回收+綠色合成”雙重價值創造。此外,該體系可高效處理電子廢棄物、燃料電池膜電極、工業催化劑等復雜物料。

相較于現有高溫冶金或強酸浸取工藝,此項研究突破性地實現了三個技術跨越:① 反應條件溫和,能耗低;② 避免使用腐蝕性化學試劑,環保效益顯著;③ 具備普適性回收能力,可處理多類型含貴金屬廢棄物。研究團隊已通過機理研究闡明十鎢酸鹽光催化循環機制,為貴金屬循環經濟提供了全新解決方案。此項技術革新不僅為電子廢棄物資源化開辟了新路徑,更為碳中和背景下的綠色化學技術發展提供了重要理論支撐。
研究亮點
亮點一:雙效催化,高效回收
開發了以十鎢酸鹽為核心的光催化體系,實現貴金屬(如鉑)的“氧化溶解-還原回收”一體化過程,在室溫下對電子垃圾、鉑膜電極、含鉑催化劑等廢料的回收效率達80–100%。其中,四丁基銨十鎢酸鹽(TBADT)的表觀量子產率(0.027%)是商業TiO2的2倍,反應速率常數為TiO2的3.4倍,與其他20種不同光催化劑對比,性能遠超過對比催化劑的性能。
亮點二:理論支撐,應用廣泛
通過溶劑(乙腈/二氯甲烷混合體系)調控反應路徑,揭示十鎢酸鹽的配體到金屬電荷轉移(LMCT)機制,驅動活性氧(O2??)、氰基自由基(?CN)和氯自由基(?Cl)生成,促進鉑的氧化溶解(形成PtCl62?)和還原(Pt0,純度>91%)。理論計算(TD-DFT/DFT)驗證了反應熱力學可行性(ΔG =?9.1至?32.2 kcal/mol),闡明電荷轉移、自由基反應與催化循環的協同機制。同時,對工業級廢料(如廢Pt/Al2O3催化劑、燃料電池中膜電極)的高效處理,展現出規模化應用的可行性。
亮點三:綠色工藝,低碳轉型
借助全生命周期評估(LCA)證實其低碳優勢(TBADT/NaDT體系回收1.0 kg鉑的全球變暖潛勢(GWP)最低),且該過程可實現聯產高價值醛類化合物(如芐醇氧化為苯甲醛,產率95%),實現了“資源回收+綠色合成”雙重效益。
該研究工作得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金委、上海市教委的資金、博士后創新人才支持計劃以及國家資助博士后研究人員計劃B檔的支持。


