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Nature Communications volume 14、記事番号: 1284 (2023) この記事を引用

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38 オルトメトリック

メトリクスの詳細

持続可能な環境を維持し、資源の利用率を向上させるためには、環境に優しく、効率的で選択性の高い金回収技術の開発が緊急に必要とされています。 今回我々は、β-シクロデキストリンとテトラブロモ金酸アニオン間で形成される第二球配位付加物の相互変換と瞬間集合を正確に制御することに基づく添加剤誘起金回収パラダイムを報告する。 添加剤は、テトラブロモ金酸アニオンとともにβ-シクロデキストリンの結合キャビティを共占することによって迅速な集合プロセスを開始し、共結晶として水溶液から沈殿する超分子ポリマーの形成につながります。 添加剤としてジブチルカルビトールを使用すると、金の回収効率は 99.8% に達します。 この共結晶化は、平面正方形のテトラブロモ金酸アニオンに対して高度に選択的です。 実験室規模の金回収プロトコルでは、電子廃棄物中の金の 94% 以上が、9.3 ppm という低い金濃度で回収されました。 この単純なプロトコルは、エネルギー消費の削減、低コストの投入、環境汚染の回避を特徴とする、金の持続可能な回収のための有望なパラダイムを構成します。

金は太古の昔から人間社会に不可欠な要素であり、通貨や宝飾品の製造 1、電子工作 2、医薬品の製造 3、化学合成 4 などに広く使用されています。 しかし、金採掘は、今日の世界で最も環境破壊的な産業の 1 つであることで悪名高く知られています。 鉱石から金を抽出するために毎年大量のシアン化物5 と水銀6 が使用されており、その結果、致死性のシアン化物や重金属で汚染された膨大な廃棄物が発生し、膨大な量の炭素排出と過剰なエネルギー消費が発生します。 金の生産と回収のための持続可能な技術を開発するために、浸出溶液からの金の選択的抽出または吸着に基づく多くの代替方法 7 が開発されてきました。 これらの方法には、単一の有機 8、9、10、11、12/無機 13 抽出試薬、または抽出試薬と有機溶媒の特定の組み合わせ 14、15 を使用した電子廃棄物 (e-waste) および金鉱石の浸出が含まれます。また、イオン性物質の吸着は言うまでもなく、金属有機骨格を有する金錯体16、17およびポリマー18、19、20。 抽出と吸着の代替アプローチとして、第 2 球配位 25,26 に基づく選択的共沈殿 21,22,23,24 は、簡単な操作、工業化の容易さ、最小限のエネルギーなどの重要な利点を考慮して、金属分離にますます普及していることが証明されています。消費量を削減し、有害な排出をゼロにします。

20 世紀初頭にノーベル化学賞受賞者のアルフレッド・ヴェルナーによって提唱された第一球配位 27 は、第一配位球配位子と遷移金属間の配位結合相互作用を指します。 超分子 28,29 およびホスト-ゲスト 30,31 化学の傘下で、第 1 球配位子と第 2 球配位子としての大環状分子の間の非共有結合相互作用を含む第 2 球配位 32,33,34 の研究が行われています。過去数十年間で急増しました。 これに関連して、多くの巧妙に作られた大環状受容体、例えば、クラウンエーテル32、シクロデキストリン35,36、カリックスアレーン37、ククルビットウリル38など39,40が、有望な第二球配位リガンドとして浮上しており、遷移金属の化学的および物理的特性の調節を可能にしている。コンプレックス。 これらの大環状分子は、Rh+ 41、Ru2+ 42、Gd3+ 43、Yb3+ 44 を含む特定の金属カチオン錯体に対して高度に特異的な認識を示し、[ReO4] などの負に帯電した金属錯体に対するアニオン受容体 45、46、47 としても機能します。 − 48、[CdCl4]2− 49、[PtCl6]2− 50、ポリオキソメタレート51、その他52。 しかし、これらの第 2 球配位付加物の集合と相互変換を正確に制御することは依然として困難です。 第 2 球配位付加物の一部は独特の結晶性を示し、この特性は第 2 球配位を利用して電子機器廃棄物から貴金属をリサイクルする道を切り開きます。 このプロトコルを使用して、α-シクロデキストリンが水和テトラブロモ金酸カリウムの第 2 球調整剤として優先的に作用する鉱石から金を分離しました。 しかし、実際の金の回収に関しては、このプロトコルには依然としていくつかの制限があります。たとえば、(i) 浸出溶液中に高含有量の金 ([KAuBr4] > 6 mM) が必要であること、(ii) 追加の金が必要であることなどです。カリウムイオンは必須、(iii) 浸出液中の高濃度の酸は共沈物の形成を防ぐ、(iv) 室温で実行した場合の金の回収効率は 80% 未満、(v) α のコスト-シクロデキストリンが比較的高い。 したがって、実際の金の回収に合わせた、より効率的で経済的な金の分離技術の開発は重要であり、必要です。