基于5-HMF衍生的呋喃共价有机框架材料（Furan-COFs）的制备及其在电子废弃物中高效回收金的应用研究

针对电子废弃物中金资源回收存在的原料不可再生、选择性差等问题，研究人员利用可再生生物质平台分子5-HMF设计合成两种新型呋喃共价有机框架材料（Furan-COF-1/2），其金离子（Au3+）吸附容量最高达3834 mg/g，并通过静电吸引机制实现Au3+向Au0的转化，为绿色高效回收"城市矿山"资源提供新策略。

　　

随着全球电子废弃物年增长率达4%，每吨含金量达280克的"城市矿山"资源亟待开发。传统回收方法面临溶剂毒性大、操作复杂等瓶颈，而现有吸附材料如多孔聚合物结晶性差、金属基材料易造成二次污染。共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）虽具结构可调优势，但其石油基原料的不可再生性制约可持续发展。云南农业联合项目团队创新性地选择生物质平台分子5-羟甲基糠醛（5-HMF）为前体，通过希夫碱反应构建两种结晶性呋喃COFs材料，为解决电子废弃物中金资源绿色回收提供新方案。

研究团队采用粉末X射线衍射（PXRD）验证晶体结构，通过变温吸附实验测定容量，结合密度泛函理论（DFT）计算阐明机制。电子废弃物样本来源于实际拆解产物，采用电感耦合等离子体（ICP）监测金属离子浓度。

表征结果
PXRD显示Furan-COF-1在2θ=2.04°和20.92°出现（100）和（001）晶面衍射峰，Furan-COF-2则在2θ=2.24°、11.84°和20.7°呈现典型晶体衍射，证实其高度有序的孔隙结构。

吸附性能
在25°C时，Furan-COF-1/2对Au³⁺的吸附容量分别达2143 mg/g和2493 mg/g，45°C时进一步提升至3214 mg/g和3834 mg/g。动力学分析表明该过程符合准二级动力学模型，30分钟内即可达到吸附平衡。

选择性与再生
在含Cu²⁺、Ni²⁺等竞争离子的体系中，两种材料对Au³⁺的选择性系数均>10³。经过5次吸附-解吸循环后，性能保持率超过90%，燃烧再生后可获得高纯度金颗粒。

作用机制
DFT计算揭示Et₃N⁺-Cl^-结构与HAuCl₄的静电吸引是吸附驱动力，电子云密度分析证实COFs骨架中的氮原子与AuCl₄^-形成配位键，最终诱导Au³⁺还原为Au⁰。

该研究首次实现生物质基COFs在贵金属回收领域的应用，其创纪录的吸附容量和"燃烧提金"的简易再生方式，为电子废弃物资源化提供颠覆性技术路径。论文发表于《Materials Today Chemistry》，通讯作者Qian Chen指出，该策略可拓展至其他贵金属回收，未来将通过官能团修饰进一步提升材料性能。