从电子芯片到新能源电池，贵金属以微量却不可或缺的角色支撑着产业升级。然而，自然界中贵金属储量稀缺，传统高温冶金与强酸浸取回收工艺因能耗高、污染重、流程复杂等问题，严重制约着贵金属固废资源的高效利用。
上海师范大学余焓、卞振锋团队，基于光催化原理，创新性地将十钨酸盐作为均相光催化剂，构建“氧化溶解-还原回收”一体化体系。该体系利用光子激发十钨酸盐产生电子-空穴对，空穴氧化贵金属形成离子态，电子则在后续还原步骤中使贵金属离子沉积回收。与传统光催化剂二氧化钛相比，十钨酸盐对可见光响应范围拓宽至550nm，实现太阳能光谱利用率提升40%。
实验数据显示，该体系在室温条件下对铂系废料回收率达80-100%，纯度超过91%；表观量子产率较商用TiO₂提升200%，反应速率提高3.4倍。更具突破性的是，体系在贵金属回收过程中同步发生醇类化合物氧化反应，联产高附加值醛类产品，每处理1吨废料可额外生成0.2-0.3吨苯甲醛等化学品，实现“资源回收+绿色合成”双重价值创造，标志着贵金属回收技术进入分子级精准调控新阶段。
传统工艺之困：高能耗污染与复杂流程的三重枷锁
传统贵金属回收主要依赖高温冶金与强酸浸取两大工艺体系。高温冶金工艺通过1200℃以上的高温将含贵金属废料熔化，利用金属间物理性质差异实现分离。这种方法虽能处理复杂成分的废料，但能耗成本惊人——每千克贵金属回收耗电量高达80-120千瓦时，且高温环境导致贵金属挥发损耗率超过15%。更严峻的是，冶炼过程中产生的二氧化硫、氮氧化物等废气，对大气环境造成严重污染。
光催化革命！十钨酸盐光催化技术改写贵金属回收格局，回收率达 80-100%
强酸浸取工艺则采用王水、氢氟酸等强腐蚀性试剂溶解废料，通过化学溶解实现贵金属高效浸出。但该工艺每处理1吨废料就会产生3-5吨酸性废液，其中含有砷、镉等重金属离子及大量化学药剂残留。若未经有效处理直接排放，将对土壤和水体造成不可逆的污染。此外，浸出液的处理需额外投入总回收成本20%-30%的环保费用，进一步推高了回收成本。
从工艺流程来看，传统方法从废料预处理、金属浸出到精炼提纯，需经历7-9道复杂工序，处理周期长达72小时以上。繁琐的流程不仅降低了回收效率，也增加了贵金属在处理过程中的损耗风险。这种现状导致全球每年约300万吨含贵金属电子废弃物中，仅有12%得到有效回收，大量资源被浪费。
技术跨越维度：温和、环保与普适性的三重突破
相较于传统工艺，双效光催化体系实现了三大维度的技术跨越。在反应条件层面，该体系在常温常压下即可运行，能耗较高温冶金降低92%，每千克贵金属回收耗电量降至6-8千瓦时。这种温和的反应条件不仅大幅降低了能源消耗，也减少了设备投资和维护成本。
在环保性能上，该体系完全摒弃了强酸、氰化物等危险化学品的使用，规模化应用后每年可减少百万吨级酸性废液排放。同时，反应过程中产生的副产物均为环境友好型物质，从源头上消除了传统工艺的污染隐患。
光催化革命！十钨酸盐光催化技术改写贵金属回收格局，回收率达 80-100%
在普适性方面，该技术突破了传统工艺对废料成分的限制，对电子线路板、汽车催化剂、电镀污泥等多类型物料均展现出良好的回收效果。无论是单一贵金属废料还是复杂合金废料，该体系都能实现高效回收，极大地拓展了贵金属回收的应用范围。
从技术原理来看，光催化过程基于半导体的能带结构特性。十钨酸盐作为n型半导体，在光子激发下产生光生电子-空穴对，其中空穴具有强氧化性，能够将贵金属氧化为离子态；而电子则具有强还原性，可将贵金属离子还原为单质。这种分子级的精准调控机制，使贵金属浸出与回收过程摆脱了对高温、强酸的依赖，开创了绿色冶金的全新范式。
产业化征途：从实验室到"城市矿山"的跨越之路
目前，研究团队正全力推进技术的工程化转化，重点攻克光催化剂循环利用与反应器放大两大关键难题。通过负载化技术将均相十钨酸盐固定于二氧化钛载体，成功实现催化剂重复使用20次后活性保持率仍超过85%，显著降低了生产成本。同时，团队设计开发的连续流微通道反应器，使光催化反应效率较传统釜式反应器提升3倍，为工业化生产奠定了坚实基础。
在应用前景方面，该技术与新能源电池回收、精密电子制造等战略新兴产业形成了高度契合。以锂离子电池为例，其正极材料中含有钴、镍、锂等重要金属，传统火法处理回收率仅65-75%，而光催化体系可将回收率提升至90%以上，同时联产草酸钴等前驱体材料，实现资源的高值化利用。
若该技术在全球电子废弃物处理领域推广应用，预计每年可新增贵金属回收量45万吨，创造经济价值超过200亿元。更重要的是，这将有效缓解贵金属资源供需矛盾，推动形成资源高效循环利用的产业新模式。
这场由光催化技术引发的贵金属回收革命，不仅破解了传统工艺的困局，更开启了"城市矿山"高效开发的新纪元。随着技术工程化推进与产业化应用拓展，光催化体系有望重塑资源循环利用产业格局，为全球绿色低碳发展注入新动能。未来，该技术的持续创新与优化，将进一步推动贵金属回收产业向智能化、绿色化方向发展。
文章来源于——www.xianjichina.com
