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儀表網 研發快訊】近日，國家納米科學中心韓寶航課題組、劉新風課題組，與中國科學院大學何裕建課題組合作制備了新型卟啉基一維共價有機框架材料(COFs)，并在該材料中通過引入光照大幅度提高了貴金屬回收性能。相關研究成果發表在Angewandte Chemie International Edition (DOI: 10.1002/anie.202414943)。
貴金屬的回收一般分為兩個過程: 首先通過吸附作用捕獲貴金屬離子，其次是還原這些離子形成0價金屬單質。本研究通過精心設計COF的化學結構，在吸附過程中同時將貴金屬離子還原為0價金屬單質，從而提高貴金屬回收效率。
在本研究中，卟啉單元與吡啶單元通過席夫堿反應共價連接形成一維拓撲結構。與二維拓撲結構相比，一維拓撲結構中功能單元排列更為緊密，密度更高，理論比表面積更大。密度泛函理論計算表明一維拓撲結構中的吡啶基團與亞胺鍵具有吸附貴金屬離子的能力。同時，卟啉基團給予COF優異的光吸收性質。飛秒瞬態吸收測試準確表征出材料在光照下發生分子內電荷轉移，形成的光生電子被吸附的貴金屬離子捕獲，進而將貴金屬離子還原為0價金屬單質。引入光照后，COF對三種貴金屬離子(AuCl4–、PtCl42–和Ag+)的平衡吸附容量分別為4729、573和519 mg g–1，分別是黑暗條件下的3.3倍、1.9倍和1.2倍。動態吸附實驗表明，每克COF可以以99.8%的效率處理0.15噸的工業含金廢水。本研究開創了一種經濟高效的方法，將光催化引入到貴金屬的吸附與回收中，從而提高了貴金屬回收效率。
國家納米科學中心韓寶航研究員、劉新風研究員、丁雪松副研究員、楊東輝副研究員與中國科學院大學何裕建教授為共同通訊作者。中國科學院大學博士研究生程元哲為第一作者。該研究工作得到了國家重點研發計劃項目、中國科學院國際合作項目、國家自然科學基金項目和中國科學院戰略性先導科技專項B類的資助。
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