摘要：目前，人工智能的迅速发展带动了计算能力需求的迅速增长。为满足这一需求，行业不断创新硬件平台和终端设备，由此产生了大量的电子废弃物。另一方面，随着信息技术的飞速发展，电子产品的更新换代速度加快，导致笔记本电脑、台式电脑、显示器、手机、平板电脑等电子废弃物不断累积
目前，人工智能的迅速发展带动了计算能力需求的迅速增长。为满足这一需求，行业不断创新硬件平台和终端设备，由此产生了大量的电子废弃物。另一方面，随着信息技术的飞速发展，电子产品的更新换代速度加快，导致笔记本电脑、台式电脑、显示器、手机、平板电脑等电子废弃物不断累积。从电子废弃物中回收黄金的成本低于开采矿石的成本，这凸显了从电子废弃物中提取黄金的巨大潜力。作为一种新兴的多孔网络聚合物，多孔芳香框架（Porous aromatic frameworks, PAFs）已发展成为材料科学研究的前沿领域。PAFs作为一类独特的多孔材料，以其刚性骨架结构和稳定的C-C键连接为特征。然而，尽管PAFs坚固的C-C键连接赋予了其优异的化学稳定性，但其惰性骨架结构通常缺乏所需的官能团，这严重限制了其在黄金选择性回收中的适用性。因此，如何在不破坏PAFs稳定骨架的前提下，开发温和、高效的功能化方法，精准‘捕捉’电子废弃物中的黄金，是亟待解决的关键难题。
图1. PAF-147/PDA的合成、吸附以及电催化应用示意图。图片来源：Angew. Chem.
近日，厦门大学彭丽副教授（点击查看介绍）与中国科学院化学研究所韩布兴院士（点击查看介绍）团队合作报道了一种创新的主-客体策略用于PAFs的功能化，将聚合物分子引入到PAFs的孔道中，形成了PAF-147/PDA复合材料，并用于快速黄金回收。该方法操作简单，条件温和，可以很容易地实现PAFs材料的功能化。
该工作选用具有大孔径、高度稳定的PAF-147作为主体，聚多巴胺（PDA）作为功能性客体。PAF-147不仅具备化学稳定的骨架结构、分级孔道体系和高比表面积，其大孔设计更为功能性客体的高效扩散提供了便利条件。PDA是一种含有儿茶酚和胺基的聚合物客体，对金物种展现出极强的选择性亲和力，同时可在简单条件下实现聚合，是理想的客体材料。通过便捷的原位聚合策略，首次成功地将聚多巴胺（PDA）封装于PAF-147的孔道内，构建出PAF147/PDA复合材料（图2）。
图2. PAF-147/PDA的材料表征。图片来源：Angew. Chem.
所得的PAF-147/PDA展现出高达1700 mg•g-1的溶液中金离子吸附容量，即使在苛刻的酸碱条件下也保持优异性能。PAF-147/PDA通过氧化还原机制对金离子吸附表现出高选择性，有效展示了其从废旧中央处理器（CPU）浸出液中提取金的能力（图3）。
图3. PAF-147/PDA从废旧CPU中回收黄金。图片来源：Angew. Chem.
此外，提取黄金后的材料（PAF-147/PDA/Au）可以直接用作电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）的高活性催化剂。PAF-147/PDA的孔道结构为原位吸附还原的金纳米粒子提供了独特的化学微环境和疏水性，使得其在酸性、中性和碱性电解质中CO的法拉第效率均超过95%（图4）。该工作为电子废弃物中高价值金属的选择性回收以及二氧化碳减排提供了新路径。
图4. PAF-147/PDA/Au的CO2RR性能。图片来源：Angew. Chem.
这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上。文章的共同第一作者为厦门大学博士生薛天威、徐广阔和硕士生刘承斌。
Selective Gold Recycling from Electronic Waste Using a Highly Stable Porous Aromatic Framework/Polymer and Its Application for CO2 Electroreduction
Tianwei Xue, Guangkuo Xu, Chengbin Liu, Ruiqing Li, Yanyin Wu, Yuyu Guo, Shan Gong, Zeyu Shao, Xiangcheng Cai, Haoyu Zou, Linxiao Cui, Jia Zhao, Zhihong Gao, Shuliang Yang, Jun Li, Buxing Han, and Li Peng
Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202500092
通讯作者简介
彭丽副教授：厦门大学化学化工学院副教授，特任研究员，博士生导师。福建省高层次人才（B类），厦门市高层次人才（B类），获厦门大学南强青年拔尖人才计划支持，主要研究方向为超临界流体应用、多孔材料的绿色可控制备以及CO2转化与利用。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nature Commun., Sci. Adv., Adv. Mater.等期刊上发表论文70余篇，获得“中国科学院优秀博士学位论文”、“北京市优秀毕业生”、“唐敖庆化学奖”、“朱李月华优秀博士生”、“中国科学院优秀毕业生”、“中国科学院大学院长优秀奖”等奖项。目前担任中国化学会化学热力学与热分析专业委员会青年委员，Science Bulletin、科学通报、Carbon&Hydrogen期刊青年编委。
韩布兴院士：中国科学院化学研究所研究员、英国诺丁汉大学荣誉教授，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、英国皇家化学会会士。主要从事物理化学与绿色化学的交叉研究，在绿色溶剂体系物理化学、CO2、生物质、废弃塑料、有机垃圾转化利用研究方面取得系统性成果。在 Science、Nat. Chem、Nat. Catal.等期刊共发表SCI收录论文900余篇，获国家专利80余件，在重要学术会议做大会报告和邀请报告300余次。作为第一完成人获国家自然科学奖二等奖、中国科学院杰出科技成就奖等、何梁何利基金奖科学与技术奖等。任国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）绿色化学委员会主席、北京能源与环境学会会长、中国化学会常务理事、中国化学会绿色化学专业委员会主任、创新中国智库首席科学家；曾任IUPAC第三学部领衔委员、中国化学会化学热力学与热分析专业委员会主任等；担任The Innovation、Green Energy &Environment、Carbon and Hydrogen 期刊主编，《Science Bulletin》、《物理化学学报》、《科学通报》、Chemical Journal of Chinese Universities期刊副主编，多种期刊的编委或顾问编委。
https://www.x-mol.com/university/faculty/15514
来源：X一MOL资讯