同济大学/喀什大学马杰和朱志良教授团队GEE:磁场助力双选择性银回收

文摘   2025-02-10 08:02   北京  

第一作者:任建燃

通讯作者:朱志良,马杰

通讯单位:同济大学

论文DOI:10.1016/j.gee.2024.04.006


图文导览

主流银回收方法存在资源浪费、银选择性弱、操作复杂等问题。本文采用自交联包覆法制备了自推进磁性增强捕获水凝胶(磁性NbFeB / MXene / GO,MNMGH)。MNMGH在酸性范围内实现了高选择性,并表现出超高的银回收能力,在原位磁场的辅助下,回收银的回收能力提高了66%。回收的银晶体可直接物理剥离,无需添加酸/碱。吸附的选择性筛分作用,MNMGH优先吸附Ag(I),然后选择性还原为Ag(0),实现双选择性回收。原位磁场通过增强传质,含氧功能团的活性来增强选择性吸附。此外,密度函数理论模拟表明,原位磁场可以降低银还原反应能垒,增强选择性还原。三驱动协同体系(还原驱动、吸附驱动和磁驱动)实现了超高的银回收性能。该研究开创了一种原位磁场辅助增强双选择性(吸附/还原)回收贵金属银的策略,为低碳回收工业废液中的贵金属提供了新思路。

MNMGH的光学图像由黑色变为银白色,宏观上反映了银沉积在MNMGH表面的还原过程。MNMGH外银壳的形成可以通过纵切面的光学图像直观地证明

值得注意的是,图1d和e为银的SEM照片,可以看到多级分枝状形貌和结构,尖锐的茎部和不对称的分支,类似于珊瑚。此外,能量色散光谱仪(EDS)证明珊瑚树枝状银是银。从银晶体的TEM和相应的高分辨率TEM(图1f和g)可以看出,树枝状银的特征明显,相应的晶格间距为0.2247nm。这表明银晶体主要沿(111)面生长。珊瑚银的晶体形貌是MNMGH动态调控的结果,松散的树枝状结构有利于物理剥离。

MNMGH在原位磁场辅助下增强物质输运、降低反应能垒,对银获得了更强的选择性回收性能。通过三驱动协同体系的控制,MMNGH具有1680mg/g的超高容量,且所得珊瑚银可直接进行物理分离。MNMGH在较宽的pH值下也表现出稳定的回收性能。原位磁场辅助银回收过程无需使用化学药剂,节能、低碳、环保。

通讯作者:马杰教授

马杰,同济大学教授,博士生导师,长期致力于(电)吸附分离污染控制技术研究和应用,主持4项国家自然科学基金及多项省部级课题,在Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Adv. Funct. Mater., Nano Let., Adv. Sci., Small, Research, Water. Res., Environ. Sci. Technol.等期刊以第一/通讯作者发表SCI论文150余篇,ESI高被引/热点论文25篇/次,论文被引10000余次,参编英文专著3部,授权中国发明专利20项。担任Sci. Rep.、Chinese Chem. Lett.、Sustainable Horizons、物理化学学报等期刊编委,Nanomaterials、Frontiers in Environmental Science客座编辑,中国化学会高级会员、中国有色金属学会环境保护学术委员会委员等,入选“上海市人才发展基金”、同济大学“中青年科技领军人才”和“百人计划”等,获上海市自然科学二等奖(排名第一),河南省自然科学奖三等奖、中国化工学会基础研究成果奖二等奖等,2016-2019连续四年荣获Publons环境与生态及交叉学科领域“顶级审稿专家”荣誉,担任中国环境科学学会年会《环境修复材料》分会主席,中国材料大会《环境分离净化材料与技术》分会主席,入选科睿唯安“交叉学科”领域全球“高被引科学家”、全球前2%顶尖科学家-“终身科学影响力排行榜”和“年度科学影响力排行榜”。

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