光催化-离子交换协同策略高效回收有机铑废水中痕量铑的研究

《Applied Catalysis B: Environment and Energy》：Synergistic Photocatalysis–Ion Exchange Strategy Enabling High-Efficiency Recovery of Trace Rhodium from Organic-Rhodium Wastewater

本文报道了一种纳米片Zn-SnS材料，通过可见光驱动光催化降解[(COD)RhCl]2配合物中有机配体，并利用原位离子交换将释放的Rh3+捕获在[Sn3S7]n2n–骨架中。该策略实现了86%的COD降解率和92%的Rh回收率，为均相有机金属催化剂中痕量贵金属的绿色回收提供了新途径。

　　

材料合成与结构表征

2D Zn-SnS纳米片通过水热-离子交换-超声分散的新策略合成（图1a）。首先前体FJSM-SnS在水热条件下合成，其主要由2D [Sn₃S₇]_n^2n–骨架层和占据层间空间的[Me₂NH₂]⁺和[Me₃NH]⁺离子组成（其中Me指CH₃-基团）。然后，填充在[Sn₃S₇]_n^2n–骨架中的[Me₂NH₂]⁺和[Me₃NH]⁺离子被Zn²⁺离子交换，形成Zn-SnS。最终，通过超声处理获得2D Zn-SnS纳米片。

结论

光催化和离子交换的完美结合实现了从有机铑废水中高效回收痕量铑。2D Zn-SnS纳米片的离子交换位点和光催化活性位点的充分暴露促进了整个反应过程。首先，2D Zn-SnS纳米片作为[(COD)RhCl]₂分子在光催化处理中的吸附位点和活性位点。在可见光照射下，[(COD)RhCl]₂的复杂分子被破坏，释放出Rh³⁺离子。随后，释放的Rh³⁺离子通过离子交换被捕获并储存在[Sn₃S₇]_n^2n–骨架中。当吸附达到饱和时，吸附的Rh³⁺可以通过在ZnSO₄溶液中进行反向离子交换轻松解吸，实现铑的回收和催化剂的再生。这项工作为从均相有机金属催化剂中回收痕量铑或其他金属提供了一种可持续且高效的方法，有助于资源循环利用和污染控制。