【仪表网 研发快讯】近期，中国科学院广州能源研究所废弃物处理与资源化利用科研团队在Chemical Engineering Journal, Coordination Chemistry Reviews, Separation and Purification Technology, Surfaces and Interfaces等期刊上连续发表研究成果，系统报道了利用杂化共价有机框架材料(H-COFs)实现战略性关键金属的绿色、高效、低成本回收的创新方法。该系列工作重点介绍了选择性回收、可循环利用及可再生能源驱动等核心技术，围绕固废、共伴生矿与低品位矿产等高价值元素矿冶研究主线，构建了结构精准可调、功能多样化的分子团簇晶态材料平台，为解决长期困扰该领域的选择性捕获、循环回收可持续性及能源转型中的资源保障等难题提供了富有成效的探索路径。
 

Sc³⁺与 MI-GIEC704b 复合吸附剂的相互作用路径图
 

　　研究指出离子型双壳层磁性共价有机框架材料可实现稀土元素及铜、铝、铁等金属元素的超快选择性回收，离子功能化与磁性杂化策略赋予材料优异的吸附速率与选择性。进一步发展的金属掺杂模板型杂化共价有机框架材料可成功应用于稀土钪的高选择性回收，吸附效率达99.6%，并在赤泥浸出液中实现钪回收的同时保持铝回收率高达94%。
 

　　研究进而揭示了磁性杂化共价有机框架材料(Fe₃O₄@ThDa@TpPa)对废水中半导体元素铟(In³⁺)和锗(Ge⁴⁺)的高效选择性捕集能力，捕集率分别达到99%与80%，同时材料表现出优异的循环稳定性与耐酸性。研究还开发了具有复合多级结构的氮掺杂碳共价有机框架复合材料(nC@Fe₃O₄)，用于电子废弃物中金等贵金属的快速、高容量、选择性及环境友好型提取。该材料对金和铜的吸附容量分别高达3300 mg·g⁻¹和2600 mg·g⁻¹，即使在电子化学品废液等复杂实际环境中，金的回收效率仍稳定维持在95%以上。
 

　　该系列研究充分展示了杂化共价有机框架复合材料在多种战略性关键金属选择性回收中的广泛适用性与巨大潜力，在工业废水处理、城市矿山开发、等领域展现出规模化应用前景，并为高效先进材料的设计与开发提供了重要支撑。
 

nC@Fe₃O₄ 复合材料对金属离子的吸附示意图
 

　　论文第一作者为博士研究生Aaron S. Pittman，通讯作者为曹晏研究员。