《Nat. Water》：用于贵金属连续回收的原位光再生多酚界面复合气凝胶

In situ photo-regenerative phenolic interface for continuous precious metal recovery

X. M. Chen, Q.-Z. Zhong*, Z. Y. Qian, L. B. T. Nguyen, J. R. T. Chen, E. X. Tan, K. T. Wang, F. Song, J. J. Richardson, Y. Lv*, X. Y. Ling*, T. X. Liu*

Nat. Water 2026, DOI: 10.1038/s44221-026-00591-3

金、银、铂、钯等贵金属是现代工业中不可或缺的关键战略资源，在催化、电子器件、医疗与传感等领域具有不可替代的地位。然而，随着科技飞速发展，现代社会对贵金属需求持续攀升，然而天然矿石储量却日益减少，导致高需求与资源不可再生之间出现严重失衡。而电子垃圾、工业废水和矿石废水等污染源中蕴含大量贵金属资源，构成了尚未充分开发的“城市矿山”。从该类废弃物中高效、低成本、绿色回收贵金属，将实现经济效益与环境效益的共赢。吸附法因其回收效率高、绿色环保等优势，在贵金属回收方面具有广阔前景。现有吸附剂主要通过活性位点与贵金属离子的配位或氧化还原作用对其实现回收。然而，一旦活性位点与贵金属离子发生反应便会快速失活而失去捕获能力，表现为吸附饱和，极大地限制了材料的长期连续使用。因此，如何实现活性位点的再生从而突破吸附饱和极限，构筑可连续高效回收贵金属的吸附材料，是该领域亟待解决的关键问题。

针对上述挑战，江南大学刘天西教授、林歆怡教授团队创新性地提出一种光化学再生策略，通过将酚-醌氧化还原循环整合到纳米碳气凝胶上，实现了活性吸附位点的再生以及对多种贵金属的反复捕获与释放，为金属回收提供了一条实用且可持续的途径。具体而言，本研究在具有光电效应的纳米碳气凝胶骨架上构建了多酚界面复合层，酚羟基通过配位作用吸附贵金属离子并向其提供电子，将其还原为金属单质，同时酚羟基自身被氧化为醌式结构。光照条件下，纳米碳气凝胶产生的光生电子迁移至界面并将醌式结构原位还原为酚羟基，从而实现吸附位点的再生。得益于该光化学再生策略，所制备的复合气凝胶性能获得了突破性提高：吸附容量高达15925.5 mg g^-1，可稳定运行超过250 小时。与现有技术相比，其吸附容量提高了三倍以上，工作时长延长了十倍，同时减少了88.4%的电力和97.7%的试剂消耗。该再生策略同样适用于吸附回收Ag、Pt、Pd等其他贵金属，特别是在金属离子浓度仅为ppm至ppb级的真实溶液体系中（如CPU浸出液、矿石废水、天然海水）仍能实现接近100%的回收效率。相关成果以“In situ photo-regenerative phenolic interface for continuous precious metal recovery”为题发表于《Nature Water》。江南大学化学与材料工程学院2024级博士生陈雪敏和新加坡南洋理工大学仲启智博士为论文的共同第一作者。仲启智、吕嫣、林歆怡、刘天西为论文的通讯作者。

论文连接：https://doi.org/10.1038/s44221-026-00591-3