这种新分子可能改变我们从电子废弃物中回收黄金的方式

一种新型提取分子利用电力回收金属，同时大幅减少对化学试剂的需求。

从废弃电子设备、采矿溪流和工业废料中回收贵重金属通常依赖大量化学试剂。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发出一种分子，可能使电力替代大部分化学物质，从而使金属回收更清洁、更简单且更节能。

这些研究成果由化学与生物分子工程教授晓苏领导，发表在《美国化学学会能源快报》上。

该工作建立在苏氏研究团队2024年的进展基础上，该团队引入了一种连续电化学介导的液液提取工艺（e-LLE），用于从电子废料中回收黄金。该系统证明，电力可以替代许多通常用于液-液提取所需的酸碱，这是一种常用来分离和纯化金属的技术。但完成提取循环仍需额外的化学试剂。

Su团队新设计的氧化还原提取剂结合了选择性、离子导电性和可逆性，实现了简化的直接电镀金属分离方法。图片来源：肖苏

新方法通过改变提取分子本身，消除了剩余的要求。

研究人员设计了一种多功能分子，能够选择性结合金属离子，携带永久电荷，并保持溶解在用于提取的有机相中。由于分子本身就带电，电力可以直接控制它，无需之前所需的中间化学试剂。

小苏教授。图片来源：伊利诺伊大学

博士后研究员、论文合著者黛博拉·施密特解释道：“这种新分子具有永久内置电荷，作为电解质，使液体能够导电。”“这就是氧化还原反应能由电力驱动而非化学物质的原因。这项工作彻底电气化了工业界高度依赖化学试剂来完成的分离过程。”

“这是我们第一次能够实现梦寐以求的方式进行电化学溶剂提取，”苏说。“我们给分子充电，它结合金属，使其进入有机相，然后电流再次释放。”

电气化过程直接减少了化学品消耗一到两个数量级，同时简化了提取循环。通过用电力替代中间试剂，系统有望减少化学废物和能源消耗。

在实验室测试中，研究人员利用该分子选择性地从电子废物渗滤液中回收黄金——这些溶液是通过从废弃电子器件中溶解有价值金属制成的。黄金作为初步演示，但更广泛的目标是建立分子设计原则，指导用于其他分离挑战的电活性提取剂的开发。

阿德里伊克·阿古达（左）和黛博拉·施密特，与苏·阿古达共同撰写了该论文。图片来源：伊利诺伊大学

研究生兼合著者Aderiyike Aguda表示：“该系统可以选择性回收许多不同的有价值金属，比如从用过的汽车催化剂中提取的铂基金属，以及矿尾矿或其他复杂原料中可能提取的其他关键元素。”“由于电化学平台基本相同，萃取剂的化学成分可以根据应用针对不同金属进行调整。”

“基本上，这项工作解锁了背后的基础——如何思考它，”苏说。

该研究为电驱动液-液提取提供了框架，未来工作将重点放在工业应用的扩展化。研究人员还在开发更多分子设计，并寻求利用计算建模和人工智能加速新提取剂搜索的合作。

他说：“我对这项工作非常兴奋，因为我认为它又迈出了一步，证明电化学实际上能够实现可扩展、最小废弃的分离。”“随着对关键矿产和供应链日益受到关注，这是重新思考如何以更清洁、更全面电气化方式回收金属迈出的一步。”

参考文献：Deborah Schmitt、Aderiyike Aguda和Xiao Su著，《通过赋予选择性氧化还原活性化合物固定电荷直接电气化液液提取》，2026年7月7日，ACS能源快报。

DOI： 10.1021/acsenergylett.6c01434

该研究由美国能源部科学办公室基础能源科学办公室和分离科学项目资助，资助编号为DE-SC0025636。