废陶瓷电容器催化硝基芳烃室温水相还原为苯胺：一种高效可回收的绿色催化策略

研究人员针对电子废弃物(WEEE)回收利用和硝基芳烃环境污染问题，创新性地利用废弃印刷电路板提取的陶瓷电容器(WC)和商用陶瓷电容器(CC)作为催化剂，在NaBH4还原剂作用下实现了硝基芳烃室温水相高效还原为苯胺。该磁性催化剂可通过磁铁便捷回收，循环使用活性稳定，为电子废弃物高值化利用和绿色有机合成提供了新思路。

　　

随着全球电子废弃物(WEEE)数量激增，2022年已达620亿公斤，但仅有13.8%得到妥善处理。这些废弃物中含有大量关键原材料(CRMs)，特别是印刷电路板中的陶瓷电容器富含多种金属。传统金属回收工艺复杂且污染严重，而另一方面，工业上硝基芳烃还原多需贵金属催化剂和高压氢气，存在安全风险。如何实现电子废弃物的绿色高值化利用，同时开发安全高效的有机合成方法，成为亟待解决的科学问题。

研究人员发现废弃陶瓷电容器经研磨煅烧后，其磁性组分在NaBH₄作用下可高效催化硝基芳烃还原为苯胺。研究采用商业陶瓷电容器(CC)和从废弃电视机电路板提取的电容器(WC)为原料，通过XRD、SEM-EDS等技术表征发现其主要含BaTiO₃和Ni等组分。在室温水相条件下，该催化体系对多种取代硝基苯均展现良好活性，且磁性特性使其可通过磁铁便捷分离回收，重复使用5次活性仅轻微下降。与现有方法相比，该工艺避免了贵金属使用，反应条件温和，且实现了电子废弃物的资源化利用。

关键技术包括：1)从废弃电路板分离陶瓷电容器(WC)；2)研磨煅烧制备磁性催化剂；3)室温水相催化体系优化；4)磁分离回收技术。研究结果显示：在模型反应硝基苯还原中，CC和WC催化剂分别获得92%和89%的苯胺收率。底物拓展实验表明，给电子基团如甲基、甲氧基取代的硝基苯反应较快(5-7h)，而吸电子基团如氰基、羧基取代的需要较长时间(12-16h)。催化剂表征证实反应后主要组分保持稳定，仅表面Ni含量略有降低，这可能是循环使用活性轻微下降的原因。

该研究首次将废弃陶瓷电容器转化为高效有机反应催化剂，为解决电子废弃物污染和开发绿色合成工艺提供了创新思路。相比传统方法，该工艺具有三大优势：1)利用废弃物替代贵金属催化剂；2)水为溶剂、室温反应的绿色条件；3)磁性分离的便捷回收特性。这项工作不仅拓展了电子废弃物高值化利用途径，也为发展可持续的有机合成方法提供了重要参考，完美契合欧盟关键原材料法案(European Critical Materials Act)提出的回收利用目标。论文发表在《Journal of the Indian Chemical Society》，为循环经济和绿色化学领域做出了积极贡献。