[发明专利]杂原子掺杂碳化聚合物纳米点光催化金属溶解

说明书

本发明描述了一种杂原子掺杂碳化聚合物纳米点光催化金属溶解，将待溶解的含金属的材料分散到含X‑CPDs和有机溶剂的混合溶液中，在空气的条件下，使用可见光照射即可溶解金属，杂原子掺杂碳化聚合物纳米点X‑CPDs具有廉价，易制备，光稳定性高，催化效率高等优势，具有绿色环保，简单迅速，成本低廉，适合进行大规模工业化废弃金属的溶解。

技术领域

本发明涉及利用杂原子掺杂碳化聚合物纳米点光催化金属溶解领域，具体来讲，涉及在可见光照射下，杂原子掺杂碳化聚合物纳米点X-CPDs在有机溶剂中能够用于光催化金属溶解。

背景技术

金属在自然界中广泛存在，是工业生产中非常重要和应用最多的一类物质。然而金属回收比生产过程消耗更多的能源，并且回收率仍维持在较低的水平。特别是贵金属溶解通常需要王水，强酸强碱，因此存在回收成本高，污染环境等问题。因此，在金属精炼和在循环使用中迫切需要绿色方法，实现温和条件下金属的低成本高效率回收。其中，光催化溶解金属给环境保护，能源利用带来了一个非常重要的机遇。

在温和条件下溶出金属方面，专利CN111809063A公开了利用TiO₂作为光催化剂，实现对重金属的溶解，但是存在选择性差，溶解时间长，以及溶解率低等问题，并且钛本身作为重金属存在价格昂贵，污染环境等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可在温和绿色的条件下，利用杂原子掺杂碳化聚合物纳米点X-CPDs作为光催化剂实现在光催化金属溶解反应中的低成本高效率应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种杂原子掺杂碳化聚合物纳米点光催化金属溶解，将待溶解的含金属的材料分散到含杂原子掺杂碳化聚合物纳米点X-CPDs和有机溶剂的混合溶液中，光照射一段时间即可溶解金属。

进一步地，所述待溶解的含金属的材料中所含金属为贵金属，稀土金属和普通金属。

进一步地，所述贵金属包括Au，Ag，Pt，Ru，Rh，Pd，Ir，Os中的一种或几种；所述稀土金属为Eu，Gd，Tb，Sm，Nd，Er，Ce中的一种或几种；所述普通金属为Fe，Cu，Al，Zn，Mn，Ni，Co，Cr，Sn，Pb中的一种或几种。

进一步地，所述杂原子掺杂碳化聚合物纳米点X-CPDs的前驱物包括生物质材料，金属盐，小分子以及共轭聚合物等。

进一步地，所述的X-CPDs的合成方法包括微波法，水热法，超声法以及热解法。

进一步地，所述的有机溶剂包括三乙醇胺，苯乙烯，三氯乙烯，全氯乙烯，甲苯，二甲苯，二氯苯，环己酮，环己烷，二氯甲烷，三氯甲烷，二氯乙烯，三氯乙烷，三氯乙醇，四氯甲烷，丙烯腈，乙腈，苯腈，腈乙酸，腈苄，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，吡啶，苯酚，乙酸乙酯，甲醇，乙醇，乙醚，丙酮，异丙醇等中的一种或几种。

进一步地，所述的混合溶液中光催化剂的含量为0.01～0.2mg/ml所述的带溶解的含金属的材料与所述光催化剂的质量比为1：0.01～0.05。

进一步地，所述的光照射的波长为250～800nm的可见光；光照时间为10min～12h。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)杂原子掺杂碳化聚合物纳米点X-CPDs原料廉价，易合成，稳定性高，具有高催化性能，适合于进行大规模工业化金属溶解；

(2)合成具有不同氧化还原电位的杂原子掺杂碳化聚合物纳米点X-CPDs，匹配不同金属的能级，实现对金属的高选择性溶解，用于实际混合金属材料的低成本高效率回收。

(3)与其他光催化剂相比，催化时间很短，溶解效率接近百分之百，对金属在环境中的演变以及金属提纯处理有指导意义。

附图说明