在国家自然科学基金等项目资助下，中国科学院广州能源研究所研究员杨改秀/袁浩然团队联合华南理工大学教授陈燕团队，在电子废弃物绿色回收贵金属领域取得重要进展。相关成果近日发表于《德国应用化学（国际版）》（Angewandte Chemie International Edition）。

电子废弃物自催化回收机理。研究团队供图，下同

金和铂族金属作为不可再生资源，其稀缺性日益凸显。传统的采矿方式不仅加剧了资源的枯竭，还对环境造成了严重破坏，如生物多样性丧失、土壤退化、二氧化碳排放增加以及重金属污染等问题。从电子废弃物中回收贵金属，被视为一种可持续的替代方案，可降低对原生采矿的依赖。然而，传统的浸出方法使用王水或氰化物等试剂，会引发严重的环境和健康风险，如产生有毒烟雾和导致氰化物暴露等。

随着“城市采矿”理念逐渐受到关注，开发高效且环境友好的贵金属回收技术变得愈发迫切。目前，催化浸出被认为是一种有望在更温和条件下回收贵金属的策略。例如，光催化方法、压电催化法和类芬顿法等，可实现从二次资源中有效浸出金和钯。但现有的催化浸出过程仍存在诸多问题，如需要外部催化剂、过渡金属添加剂或额外的高能量输入，下游处理过程复杂，且会导致污泥产生和能耗较高等。因此，研发一种更简单、更清洁、更可持续的贵金属回收方法成为当务之急。

传统湿法冶金浸出方法与自催化策略的比较。

针对上述难题，研究人员提出了一种创新的自催化浸出策略。该策略使用过一硫酸氢钾（PMS）和氯化钾（KCl）混合水溶液，在无需外部催化剂的条件下实现贵金属回收。在常温环境下，这一体系能在20分钟内使金实现近乎完全溶解，溶解率超过98.2%。这一过程由贵金属自身驱动，激活PMS和Cl^-，生成单线态氧和微量次氯酸，二者协同作用将金氧化为更高价态，进而促进Cl^-配位萃取。经济分析表明，该体系在实际电子垃圾处理中具有显著的可行性，能耗大幅降低约62.5%，试剂成本也显著降低约93.2%。

为确定最佳回收条件并阐明反应机理，研究人员首先以负载于二氧化硅（SiO₂）或二氧化钛基底的Au/Pd模型电子废物开展浸出实验。实验结果显示，金在这种PMS/KCl溶液中被成功浸出，溶解率可达98.2%。通过正交试验，研究人员筛选出了最适的PMS、KCl反应参数。在此基础上，金在不同pH、多种配体等条件下也实现了高浸出率。同时，该体系还成功扩展到了贵金属钯的浸出，溶解率可达93.4%。与其他湿法冶金工艺相比，这是目前报道的最有效的贵金属浸出体系之一，在可扩展性方面具有显著潜力。

研究人员通过系统性的猝灭实验和光谱分析，深入阐明了该浸出体系的反应机理。首先，在Au@SiO₂/PMS/KCl体系的浸出过程中，添加双酚A（BPA）作为竞争分子。实验发现，BPA的加入使金的浸出率从100%显著降低至约15.7%，同时，添加的BPA在10分钟内降解率超过96.2%。BPA降解与金溶解的竞争性关联证实，主导金氧化溶解的是PMS产生的活性物种，而非PMS的直接氧化作用。通过猝灭剂鉴定以及电子顺磁共振测试，研究人员发现微量次氯酸是体系中的次要活性物种，单线态氧是该体系中的主导活性物种。随后，通过紫外-可见光谱观察到Au@SiO₂/PMS/KCl体系溶液中出现[AuCl₄]^-浓度依赖的特征光谱，证实了浸出液中[AuCl₄]^-配合物的形成。通过电化学阻抗谱方法，进一步验证了Cl^-的配位作用。

该研究深入揭示了自催化生成的活性物质在金属浸出中的作用，为电子废弃物中贵金属的资源循环利用提供了一种更可持续、更高效的回收方法，有望推动贵金属回收行业向绿色、环保方向发展。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202523660