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旧手机别扔，里面真的能析出黄金丨过剩的电子垃圾
原创 Kai,小羽 世界顶尖科学家论坛 来自专辑星辰大海
他在上月15日发推感叹时光易逝，还顺带犯了个数学计算小错误，但是没过几天，他又有了新的突破，这次他化身了黄金捕手，能够点电子垃圾成金！
斯托达特果然做到了导师当年对他的教导：你要心怀大的梦想。
为什么电子垃圾会极速飙升？
在2016年，全球人口丢弃了4900万吨的电子垃圾。这个数字什么概念呢？相当于大约4500座埃菲尔铁塔。而估计到2021年，这个数字将增长到5700万吨以上。
科技正越来越多地融入我们生活的方方面面。可穿戴设备、智能家居、互联网电视等等，半导体和传感器这些产品正在以势如破竹之态攻占我们的生活。
与此同时，电子设备的寿命越来越短。许多产品的宿命就是一旦电池耗尽，就被主人扔掉，一代新设备换旧设备。
而很多公司也会通过更新设计或软件，终止对旧型号产品的支持，有意识地计划着商品的淘汰。
事实上，现在购买新产品普遍比维修旧产品更便宜、更容易。这些公司也继续从稳定的销售中获利。
由于电子设备的价格在不断下降，随着日益壮大的中产阶级走向数字化，世界各地对于电子设备的需求量也在越来越大。
根绝哥伦比亚大学地球研究所2018年的统计数据，当时，在全球范围内，就已经有一半的家庭可以上网，77亿人拥有手机。
电子垃圾中有什么？
理论上，电子设备由复杂的材料混合而成，包括金、银、铜、铂、钯、锂、钴和其他有价元素。这些珍贵的材料可以通过回收再利用。
随着电子产品变得越来越复杂，它们包含的贵金属也相应地越来越多。
但是，由于回收这些金属既困难又危险，因此这些现在被叫为“电子垃圾”里的贵金属，最终的结果也不外乎混合着其他的组成部分一起被填埋。
新材料横空出世：抓黄金，我最高效
一个国际研究小组借助多孔卟啉制造了一种吸附剂，可以从电子废物中回收贵金属。
《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）于6月22日刊登了标题为《通过多孔卟啉聚合物从电子废物中回收贵金属》（Precious metal recovery from electronic waste by a porous porphyrin polymer）的论文，通讯作者之一就是斯托达特（Fraser Stoddart）。
事实上，斯托达特的小组并不是唯一深耕于吸附剂创造的。
很多研究小组都尝试过各种材料，来研发新材料——能够吸收其他物质，可以从电子垃圾中回收贵金属。
但到目前为止，无论从经济效益还是环境保护来说，结果都不尽如人意。
而斯托达特团队的这次尝试，却成功地找到了方法来合成一种多孔聚合物吸附剂。这种吸附剂能够以廉价、清洁和高效的方式从电子垃圾捕捉贵金属。
这项研究涉及到卟啉，它是一种具有环状结构的分子，容易与包括贵金属在内的过渡金属（指元素周期表中d区的一系列金属元素）结合。
研究小队选择了卟啉作为突破口，他们将卟啉的环连接了起来，从而制造了一种名为COP-180的聚合物吸附剂。
斯托达特等人指出，COP-180的结构使得它即使被浸泡在酸性溶液中时，仍然能够保持它的稳定性。
这一点非常重要，因为酸性溶液是用来去除电路板和视频屏幕上的金属的。而COP-180的高孔隙率使它能够吸附大量的贵金属。
COP-180仅需通过两步法合成，在合成四硝基卟啉单体后，再与对苯二胺通过Wohl-Aue偶联反应合成最终产物。无论在氮气还是在空气下，其热稳定性都高达400℃。
在具有竞争离子的测试中，COP-180对大多数的元素显示低于3％的吸附效率，而对铂、钯、金分别具有99.7％，99.4％，和98.8％的吸附效率。
并且在真实的电子垃圾测试中，COP-180展示了对金94％的捕捉效率。最后，研究者计算了从打印线路板回收黄金的经济效益。
COP-180从化学原料的购买到合成的花费是$5/g，而每克COP-180对黄金的回收价值能够高达$64，且其中的利润会随着COP-180的循环利用得到极大提高，这充分展现了该项研究的极高经济性。
1. Columbia University, What Can We Do About the Growing E-waste Problem?,https://blogs.ei.columbia.edu/2018/08/27/growing-e-waste-problem/
2. Ars Technica, New polymer easily captures gold extracted from e-waste,https://arstechnica.com/science/2020/06/new-polymer-easily-captures-gold-extracted-from-e-waste/
3. Phys Org, New polymer easily captures gold extracted from e-waste,
https://phys.org/news/2020-06-porous-porphyrin-reclaim-precious-metals.html
4. PNAS，Precious metal recovery from electronic waste by a porous porphyrin polymer, https://www.pnas.org/content/early/2020/06/17/2000606117
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排版｜Kai
责编｜羽华
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