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光子鼻与分子材料研究团队在绿色提金领域取得系列进展

发布者:超级管理员  发布时间:2017-09-08 19:14:18  浏览:
       金是世界上最美的化学元素之一,也是人类较早发现和利用的贵金属之一。作为五金之首,因其具备的独特性质和高稳定性,在工业催化、医疗、环境、电化学等领域有着重要的用途。作为一种不可再生资源,其有限的矿产储量促使必须寻找其他路径如从日均产生的大量电子垃圾(如手机、电脑)当中高效获取金(仅我国就拥有手机用户数达13亿之多)。然而,无论是对于金矿还是电子垃圾,当前主流的金提取方式仍是使用碱性氰化物或者高浓度强酸,这些方法存在着毒性大和能耗高的缺点(在我国南方尤其严重,如广东贵屿)。随着人类社会对环境要求的日益严格,研究开发一种绿色、高效、低成本和有选择性的金提取方法变得越发紧迫。
       针对这一挑战,陕西师范大学“光子鼻与分子材料”创新团队杨鹏教授于2012年发现一类新的Au氧化反应,即DNA中碱基的类吡啶结构可以与三价Au离子形成有效配合物,从而降低Au的氧化能垒,实现在室温中性温和水溶液中的高效Au氧化和刻蚀(需加入少量弱氧化剂NBS, N-溴代丁二酰亚胺引发氧化反应),相关成果发表在Chem. Commun.上(Chem. Commun. 2012, 48, 8787)。基于此成果,在国家自然科学基金委的支持下(nos. 21374057, 51303100, 51673112),杨鹏课题组于2014年进一步阐明其刻蚀机理,发现其本质就是NBS和类吡啶结构(如生物大分子DNA或者小分子吡啶试剂)对Au的协同氧化刻蚀机制(Langmuir 2015, 31, 2922)。
       在以上工作基础之上,杨鹏课题组于2014年开始尝试使用此类原创性化学方法来实现对低品味金矿和电子垃圾中Au的高效回收,期待为解决关乎国计民生的重大问题而提供一些有益思路。近日,杨鹏课题组在国际顶尖化学类期刊《德国应用化学》上报道了最新研究成果(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201703412),并被遴选为Hot Paper。在此工作中,为降低成本从而真正实现大规模应用,他们直接使用NBS和吡啶(Py)的室温中性水溶液对低品味金矿和电子垃圾中的Au进行高效提取,发现该体系可以取代传统的剧毒氰化物和高浓度强酸体系而取得更加高的提取效率,成本却低很多,细胞和生物毒性也极大降低,从而有望解决目前从低品味金矿和电子垃圾中提取Au所面临的巨大的环境污染和高能耗问题,为采矿工业和处理电子废料提供了一种新策略,为可持续发展循环经济提供了现实的参考和指导。该论文第一作者为杨鹏教授指导的硕士研究生乐春林。该工作还得到了西北工业大学生命学院邓旭东老师和天津医科大学张旭老师的特别支持,他们也是本工作的合作者。陕西师范大学化学化工学院,应用表面与胶体化学教育部重点实验室为该工作的第一单位及唯一通讯作者单位。
       杨鹏课题组组建于2012年底,主要致力于生物大分子表界面化学及材料系统的应用研究。经过几年的努力,已取得了一定的系统性研究成果,已在Chem. Rev. (2013, 113, 5547)、Angew. Chem. Int. Ed. (2017, DOI: 10.1002/anie.201703412)、Adv. Mater. (2016, 28, 579, VIP paper)、Adv. Mater. (2016, 28, 7414, Frontispiece)等权威学术期刊发表综述和研究论文五十篇。

Environmentally Benign, Rapid and Selective Extraction of Gold from Ores and Waste Electronic Materials
Chunlin Yue, Huaming Sun, Wen-Jing Liu, Xudong Deng, Binbin Guan, Xu Zhang, Peng Yang*
Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201703412
Accepted manuscript online: 14 June 2017
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201703412/full

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