Nature Catalysis（亮点）：光催化回收贵金属

纳米技术

2022-12-30

人们通常将半导体和金属构成光催化剂复合材料，半导体和金属之间的相互作用能够调控光生电子和光生空穴，并且这些光生电子和光生空穴分别用于转化不同的有机物。相比而言，使用半导体转化贵金属的相关研究比较少见。

近日，上海师范大学卞振锋、余焓等报道使用低毒性的乙腈或二氯甲烷等简单有机溶剂和TiO₂光催化剂回收贵金属。由于这项研究的重要性，Nature Catalysis的Davide Esposito对其进行总结和点评。

本文要点

（1）

贵金属具有广泛的应用场景，包括通讯以及控制污染等。由于贵金属的储量较低，因此人们需要发展回收贵金属的技术。但是通常溶解法回收贵金属需要使用王水（aqua regia）或氰化物（cyanide）毒性溶液。

（2）

上海师范大学卞振锋、余焓等基于TiO₂的乙腈或二氯甲烷分散液能够在紫外光照射情况原位产生自由基物种的机理，通过将半导体表面生成的界面电子、空穴能够与氧气和溶剂分子反应，分别生成超氧自由基（O₂^·-）、烷基自由基（R·），并且进一步与贵金属反应实现氧化溶解。贵金属物种溶解过程的路径与不同金属物种的特征和自由基有关，因此选择合适的溶剂是控制反应过程的关键。

（3）

Au能够在乙腈溶剂中溶解，但是Pt族贵金属需要在乙腈/二氯甲烷混合溶剂中才能溶解。通过ESR、FTIR、XAS等表征技术和DFT计算，揭示了溶解反应的复杂步骤，并且揭示了起始自由基物种的反应和演变过程。而且发现CN·自由基物种和乙酰胺中间体物种的参与，其中乙酰胺中间体转化为铵离子，并且与Au形成NH₄Au(CN)₂；Cl·自由基在回收Pt的过程中起到关键作用，因为Cl与Pt形成(NH₄)₂PtCl₆。

参考文献

Esposito, D. Radical dissolution. Nat Catal 5, 1076 (2022)

DOI: 10.1038/s41929-022-00900-5

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00900-5

Yao Chen, Dr. Shuhui Guan, Hao Ge, Xiang Chen, Dr. Zhenming Xu, Prof. Yinghong Yue, Prof. Hiromi Yamashita, Prof. Han Yu, Prof. Hexing Li, Prof. Zhenfeng Bian, Photocatalytic Dissolution of Precious Metals by TiO₂ through Photogenerated Free Radicals, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202213640

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213640