近日，國(guó)家納米科學(xué)中心韓寶航課題組、劉新風(fēng)課題組，與中國(guó)科學(xué)院大學(xué)何裕建課題組合作制備了新型卟啉基一維共價(jià)有機(jī)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(guān)研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition?(DOI: 10.1002/anie.202414943)。
 

　　貴金屬的回收一般分為兩個(gè)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(jià)金屬單質(zhì)。本研究通過精心設(shè)計(jì)COF的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在吸附過程中同時(shí)將貴金屬離子還原為0價(jià)金屬單質(zhì)，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(yīng)共價(jià)連接形成一維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，一維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(jì)算表明一維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的吡啶基團(tuán)與亞胺鍵具有吸附貴金屬離子的能力。同時(shí)，卟啉基團(tuán)給予COF優(yōu)異的光吸收性質(zhì)。飛秒瞬態(tài)吸收測(cè)試準(zhǔn)確表征出材料在光照下發(fā)生分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，形成的光生電子被吸附的貴金屬離子捕獲，進(jìn)而將貴金屬離子還原為0價(jià)金屬單質(zhì)。引入光照后，COF對(duì)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(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)表明，每克COF可以以99.8%的效率處理0.15噸的工業(yè)含金廢水。本研究開創(chuàng)了一種經(jīng)濟(jì)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(guó)家納米科學(xué)中心韓寶航研究員、劉新風(fēng)研究員、丁雪松副研究員、楊東輝副研究員與中國(guó)科學(xué)院大學(xué)何裕建教授為共同通訊作者。中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士研究生程元哲為第一作者。該研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)B類的資助。