云南省高校食品安全检测技术重点实验室何红星、张毅副教授团队在贵金属回收领域取得重要研究进展
作者: 时间:2026年06月16日 14:53 点击数:
近日,云南省高校食品安全检测技术重点实验室骨干成员何红星副教授、张毅副教授与云南省金属有机分子材料与器件重点实验室聂陟枫研究员合作,在国际权威期刊《Desalination》(2026年第630卷)发表题为《Multi-thiol grafted PVA/PEI electrospun nanofibers via thiol-ene click chemistry for efficient and selective Au(III) recovery: Experimental and DFT insights》的研究论文,在电子废弃物中贵金属金的高效回收领域取得重要突破。

随着电子工业的快速发展,电子废弃物中的贵金属金既是极具开发价值的"城市矿山",也是潜在的环境威胁。传统吸附材料如MOFs(金属有机框架材料)和COFs(共价有机框架材料)虽具备高吸附容量优势,但存在粉末形态易团聚、酸性工况下结构稳定性差、合成制备成本高昂三大核心短板,严重制约了其工业规模化应用。
针对这一技术瓶颈,研究团队创新性提出"静电纺丝-交联-点击化学"多巯基功能化策略,成功制备出高密度多巯基接枝的PVA/PEI(G-PVA/PEI-mSH)纳米纤维,实现对Au(III)的高效、高选择性回收。
该材料的制备流程精准解决了传统技术的两大瓶颈:首先通过静电纺丝制备PVA/PEI基础纤维,随后利用戊二醛交联改性赋予纤维优异的耐酸稳定性,解决常规PVA纤维遇水溶解的行业痛点,最后在紫外光引发下通过巯基-烯"点击化学"反应将四官能度的多巯基分子(PTM)高密度接枝到纤维表面,突破传统单巯基接枝密度低的技术短板。
性能研究表明,在45℃、pH 2.0的最优条件下,该材料对Au(III)的最大吸附容量高达1420.80 mg/g,性能媲美甚至超越了许多昂贵的MOFs/COFs吸附剂。动力学和等温线分析显示,吸附过程主要为单分子层化学吸附控制。在多种共存贱金属离子(如Co(II)、Fe(III)、Ni(II)等)的模拟废水中,其对Au(III)的分配系数高达15,760.68,展现出卓越的选择性。在实际"王水"浸出液中,材料仍能从含有Pt、Rh等贵金属的复杂基质中高效回收金,吸附量达160.22 mg/g,表现出强大的抗干扰能力。经过5次吸附-脱附循环后,其回收效率仍保持在85%以上,具备良好的重复使用价值。
研究团队结合X射线光电子能谱(XPS)和密度泛函理论(DFT)计算,从电子层面阐明了三重协同吸附机制:质子化的胺基通过静电作用捕获AuCl₄⁻阴离子;纤维表面高密度巯基(-SH)与Au(III)发生强配位作用,形成稳定的Au-S键;部分Au(III)被原位还原为金单质(Au(0))。DFT计算的静电势、态密度和相互作用可视化分析,进一步从理论层面证实了该协同吸附过程的科学性。
经济性分析表明,每克吸附剂净利润高达152.578美元,具有巨大的工业应用潜力。这项研究提出了一种集高吸附容量、强选择性、出色耐酸稳定性和易回收性于一身的多巯基纳米纤维平台,为从电子废弃物等二次资源中绿色、可持续地回收贵金属金提供了经济可行的新方案。
该研究成果论文链接:https://doi.org/10.1016/j.desal.2026.120190