光催化技术回收贵金属是一种利用光能驱动化学反应,通过光生自由基的生成和反应实现贵金属溶解和回收的绿色技术 [28-29]。这些自由基能够与金、银、铂等贵金属发生反应,将其氧化为可溶性的络合物,从而实现贵金属的溶解和回收。通过光催化回收贵金属的可能机制示意图如图 所示,金在乙腈 (MeCN) 的光催化溶解过程中,光生电子和空穴分别与氧气和 MeCN 反应生成 •O2- 和烷基自由基,这些自由基进一步与金反应,促进其溶解。铂等贵金属的溶解通常需要添加二氯甲烷 (DCM) 等溶剂,以生成更多的氯自由基 (•Cl),从而促进铂的溶解。
根据 Chen 等 的研究,通过 TiO2 光催化剂在不同溶剂条件下溶解贵金属,可以有效回收金、铂、银、钯、铑、铱和钌等多种贵金属。特别是使用 MeCN 和 DCM 的混合溶剂,TiO2 催化剂能够在紫外光照射下有效溶解这些贵金属,回收率超过 99%。混合溶剂系统可以优化金属的浸出率和选择性。Qiao 等 探讨了磷酸根 (PO4 3-)改性 TiO2 对光催化贵金属溶解速率的影响,通过在 TiO2 表面引入磷酸根,可以增强氧分子的吸附和活化能力,从而促进 •O2 - 的生成,如图 所示,这些自由基在贵金属溶解过程中起关键作用。采用经过磷酸根改性的 TiO2 光催化剂时金的溶解速率是采用未改性TiO2光谱化剂的2.8倍,对其他贵金属的溶解速率也有显著提升。
Shang 等 在光照条件下,利用 TiO2 光催化剂在含有 MeCN 和少量 NaOH 的水溶液中实现了金的高效溶解,实验结果如图所示。在处理中央处理器和内存条等电子废料时,这种方法能够在 12 h 内完全溶解其中的金,并且回收的贵金属纯度高达 99.0%,从图 中电路板上针脚表面的金属质量百分比可以看出,该方法避免了铜、镍等非贵金属的溶解,从而显著简化了后续的金属分离过程。在大规模应用方面,该方法能够从 10 kg 电子废料中回收 8.82 g 的高纯度金。
光催化技术作为一种环保、高效的新型技术,能用来大量回收的电子垃圾中微量存在的贵金属资源。与传统的提取方法相比,光催化技术不仅成本较低,还显著减少了对环境的污染。