氨基功能化杯[4]芳烃高效吸附铂(IV)的机理研究及其工业应用潜力

为解决铂资源高效回收难题，中国研究人员设计合成新型氨基功能化杯[4]芳烃（BDAC），首次直接作为吸附剂用于铂(Pt)回收。该材料在盐酸体系中展现232.02 mg·g?1的超高吸附容量和>97%的选择性，通过SEM-EDS/XPS/DFT等阐明配位机制，为绿色铂回收提供新策略。

　　

铂金属因其卓越的催化性能和化学稳定性，在汽车尾气净化、石油化工、电子器件等领域扮演着不可替代的角色。然而随着全球年消耗量突破236吨，如何从复杂体系中高效回收铂资源成为制约产业可持续发展的关键瓶颈。传统液-液萃取法需大量有机溶剂，而现有吸附剂普遍存在合成复杂、选择性差等问题。

安徽某高校团队在《Science of The Total Environment》发表研究，创新性地将超分子化学明星分子——杯[4]芳烃进行氨基功能化改造，开发出5,11,17,23-四叔丁基-25,27-双[2-(二乙氨基)乙氧基]-26,28-二羟基杯[4]芳烃（BDAC）。这种形似"分子酒杯"的大环化合物通过单步亲核取代反应即可合成，其独特的疏水腔体和可修饰的上下缘结构，为铂离子捕获提供了理想平台。

研究采用接触角测试和紫外光谱证实BDAC在盐酸溶液中的不溶性，通过批式吸附实验系统评估性能。SEM-EDS元素 mapping显示铂均匀分布在BDAC表面，FT-IR观察到Pt-Cl键振动峰位移，XPS证实N1s电子结合能变化，结合DFT计算揭示铂主要通过[PtCl₆]^2?与BDAC的叔胺基形成配位键。

Wettability and water-solubility
接触角测试显示BDAC对3 M HCl溶液的润湿角仅16.87°，远低于对水的102.22°，这种"遇酸即亲"特性使其能稳定悬浮于酸液完成吸附。

Adsorption performance
在pH=1的盐酸体系中，BDAC对铂的饱和吸附量达232.02 mg·g^?1，较传统树脂提高近3倍。竞争吸附实验中，对Fe³⁺、Ni²⁺等离子的截留率<5%，展现超强选择性。

Mechanistic study
Raman光谱检测到[PtCl₆]^2?特征峰红移18 cm^?1，XPS显示N1s结合能增加1.3 eV，DFT模拟证实每个铂离子与两个BDAC分子通过N→Pt配位键结合，形成稳定的"三明治"结构。

该研究突破杯芳烃必须负载于载体的传统认知，首次实现其直接吸附应用。开发的BDAC材料经5次循环后仍保持92%效率，且合成成本仅为商业树脂的1/5。这项工作为贵金属回收提供了环境友好型解决方案，同时拓展了超分子化学在冶金领域的应用边界。国家自然科学基金等项目的支持，彰显该技术在实现"双碳"目标中的战略价值。