近日，国家纳米科学中心韩宝航课题组、刘新风课题组，与中国科学院大学何裕建课题组合作制备了新型卟啉基一维共价有机框架材料(COFs)，并在该材料中通过引入光照大幅度提高了贵金属回收性能。相关研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition (DOI: 10.1002/anie.202414943)。
贵金属的回收一般分为两个过程: 首先通过吸附作用捕获贵金属离子，其次是还原这些离子形成0价金属单质。本研究通过精心设计COF的化学结构，在吸附过程中同时将贵金属离子还原为0价金属单质，从而提高贵金属回收效率。
在本研究中，卟啉单元与吡啶单元通过席夫碱反应共价连接形成一维拓扑结构。与二维拓扑结构相比，一维拓扑结构中功能单元排列更为紧密，密度更高，理论比表面积更大。密度泛函理论计算表明一维拓扑结构中的吡啶基团与亚胺键具有吸附贵金属离子的能力。同时，卟啉基团给予COF优异的光吸收性质。飞秒瞬态吸收测试准确表征出材料在光照下发生分子内电荷转移，形成的光生电子被吸附的贵金属离子捕获，进而将贵金属离子还原为0价金属单质。引入光照后，COF对三种贵金属离子(AuCl4–、PtCl42–和Ag+)的平衡吸附容量分别为4729、573和519 mg g–1，分别是黑暗条件下的3.3倍、1.9倍和1.2倍。动态吸附实验表明，每克COF可以以99.8%的效率处理0.15吨的工业含金废水。本研究开创了一种经济高效的方法，将光催化引入到贵金属的吸附与回收中，从而提高了贵金属回收效率。
国家纳米科学中心韩宝航研究员、刘新风研究员、丁雪松副研究员、杨东辉副研究员与中国科学院大学何裕建教授为共同通讯作者。中国科学院大学博士研究生程元哲为第一作者。该研究工作得到了国家重点研发计划项目、中国科学院国际合作项目、国家自然科学基金项目和中国科学院战略性先导科技专项B类的资助。
原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202414943
