Высокий

Nature Communications, том 14, номер статьи: 1284 (2023) Цитировать эту статью

5473 Доступа

1 Цитаты

38 Альтметрика

Подробности о метриках

Разработка экологически чистой, эффективной и высокоселективной технологии извлечения золота срочно необходима для поддержания устойчивой окружающей среды и улучшения использования ресурсов. Здесь мы сообщаем о парадигме извлечения золота, индуцированной добавками, основанной на точном контроле взаимного превращения и мгновенной сборке координированных аддуктов второй сферы, образующихся между β-циклодекстрином и тетрабромаурат-анионами. Добавки инициируют быстрый процесс сборки, занимая полость связывания β-циклодекстрина вместе с анионами тетрабромаурата, что приводит к образованию супрамолекулярных полимеров, которые осаждаются из водных растворов в виде сокристаллов. При использовании в качестве добавки дибутилкарбитола эффективность извлечения золота достигает 99,8%. Эта сокристаллизация очень селективна в отношении плоскоквадратных тетрабромаурат-анионов. Согласно протоколу извлечения золота в лабораторных масштабах, более 94% золота в электронных отходах было извлечено при концентрации золота всего 9,3 частей на миллион. Этот простой протокол представляет собой многообещающую парадигму устойчивого извлечения золота, обеспечивающую снижение энергопотребления, низкие затраты и предотвращение загрязнения окружающей среды.

Золото, испокон веков являвшееся незаменимым элементом человеческого общества, широко используется в производстве денег и ювелирных изделий1, производстве электроники2, производстве лекарств3 и химическом синтезе4. Однако добыча золота, как известно, является одной из самых экологически разрушительных отраслей в современном мире. Ежегодно для извлечения золота из руд используются огромные количества цианида5 и ртути6, что приводит к образованию огромных потоков отходов, загрязненных смертельными цианидами и тяжелыми металлами, а также к колоссальным объемам выбросов углерода и чрезмерному потреблению энергии. Для разработки устойчивых технологий добычи и извлечения золота было разработано множество альтернативных методов7, основанных на селективном извлечении или адсорбции золота из растворов выщелачивания. Эти методы включают выщелачивание электронных отходов (электронных отходов) и золотых руд с помощью одного органического8,9,10,11,12/неорганического13 реагента для экстракции или определенных комбинаций14,15 экстракционных реагентов и органических растворителей, не говоря уже об адсорбции ионных комплексы золота с металлоорганическими каркасами16,17 и полимерами18,19,20. В качестве альтернативного подхода к экстракции и адсорбции селективное соосаждение21,22,23,24, основанное на координации второй сферы25,26, оказывается все более популярным для разделения металлов, учитывая его значительные преимущества, например, простоту эксплуатации, легкость индустриализации, минимальные затраты энергии. потребление и нулевые вредные выбросы.

Координация первой сферы27, предложенная в начале 20-го века лауреатом Нобелевской премии по химии Альфредом Вернером, относится к координационным связующим взаимодействиям между лигандами первой координационной сферы и переходными металлами. В рамках супрамолекулярной28,29 и химии хозяин-гость30,31 было проведено исследование координации второй сферы32,33,34, которая включает в себя нековалентные взаимодействия между лигандом первой сферы и макроциклической молекулой в качестве лиганда второй сферы. резко возросла за последние несколько десятилетий. В этом контексте многие хорошо созданные макроциклические рецепторы, например, краун-эфиры32, циклодекстрины35,36, каликсарены37, кукурбитурилы38 и другие39,40, стали многообещающими координационными лигандами второй сферы, позволяющими модулировать химические и физические свойства переходных металлов. комплексы. Эти макроциклы обнаруживают высокоспецифическое распознавание определенных катионных комплексов металлов, в том числе содержащих Rh+ 41, Ru2+ 42, Gd3+ 43 и Yb3+ 44, а также служат рецепторами анионов45,46,47 для отрицательно заряженных металлокомплексов, таких как [ReO4] - 48, [CdCl4]2- 49, [PtCl6]2- 50, полиоксометаллаты51 и др.52. Однако точный контроль сборки и взаимной трансформации этих аддуктов, координируемых во второй сфере, остается сложной задачей. Некоторые из аддуктов, координируемых во второй сфере, обладают53 уникальной кристалличностью, свойством, которое открывает путь к использованию координации второй сферы для переработки драгоценных металлов из электронных отходов. Используя этот протокол, мы выделили54,55 золото из руд, где α-циклодекстрин действует преимущественно как координатор второй сферы для гидратированного тетрабромаурата калия. Однако когда дело доходит до практического извлечения золота, этот протокол по-прежнему страдает рядом ограничений, включая тот факт, что (i) требуется высокое содержание золота ([KAuBr4] > 6 мМ) в выщелачивающем растворе, (ii) дополнительные ионы калия являются обязательными, (iii) высокая концентрация кислоты в выщелачивающем растворе предотвращает образование соосаждений, (iv) эффективность извлечения золота ниже 80% при проведении при комнатной температуре и (v) стоимость α -циклодекстрина относительно высок. Следовательно, разработка более эффективной и экономичной технологии разделения золота, соответствующей практическому извлечению золота, является важной и необходимой.