树枝状大分子复合气凝胶

贵金属是关乎国家安全和高新技术发展的重要战略资源。其中，黄金是一种兼具内在价值和实用价值的独特贵金属，因其优异的导热性和导电性以及化学惰性而广泛应用于电子、航空航天、仪器仪表、珠宝工业及货币金融等领域。但全球黄金行业面临着黄金矿产资源的严重短缺，而金矿品位普遍较低、提取技术效率低下、能源消耗高等问题进一步加剧了这一问题。电子垃圾、金尾矿、冶金贫液等二次资源中含有丰富的Au(III)，为黄金资源的稀缺提供了有力补充。因此，开发从二次资源中选择性回收Au(III)的新方法对可持续发展和战略安全至关重要。

近年来，膜过滤、离子交换、化学沉淀和吸附法已用于从不同介质中回收Au(III)。吸附法由于高效、经济、环保等特点而受到了广泛关注。各种吸附剂，包括金属有机框架、共价有机框架、硅胶和气凝胶已用于从不同水介质中分离Au(III)。气凝胶具有高孔隙率、高比表面积、低密度、可设计等优点，在吸附领域具有重要的应用价值。例如，碳气凝胶、二氧化硅气凝胶、聚酰亚胺气凝胶和基于生物质的气凝胶已用于Au(III)的回收。在各种气凝胶中，生物质气凝胶因来源广泛、成本低、可生物降解、易于改性等优势而受到特别关注。纤维素、多糖、蛋白质、壳聚糖和海藻酸钠（SA）已用于制备不同的生物质气凝胶。其中，SA稳定性好、生物相容性高、成本低、易于改性，因而广泛使用。但纯SA气凝胶的力学性能和吸附能力较低，限制了在Au(III)回收中的应用。因此，提高SA气凝胶的吸附性能和力学性能对其实际应用至关重要。

对SA气凝胶进行化学修饰是实现Au(III)高效吸附的有前景的方法。聚酰胺-胺树枝状大分子（PAMAM）是一类具有三维结构的大分子，广泛用于提高吸附剂的吸附性能和力学性能。由于结构中具有叔胺、酰胺和外端胺基，PAMAM表现出优良的金属离子结合能力。此外，PAMAM易于功能化且对溶液pH值敏感，因而通过改变其外端基和溶液pH值可动态调节对目标金属离子的亲和力。近年来，PAMAM已用于制备高效吸附剂以实现对目标金属离子的选择性吸附和分离。例如，Wang等人制备了PAN/PAMAM@UiO-66-NH2复合膜，实现了对Pb(II)的选择性吸附。Wu等人制备了一系列PAMAM /壳聚糖吸附剂以去除Hg(II)。Qu等人通过均相法合成了PAMAM/二氧化硅吸附剂以实现对Au(III)的高效捕获。因此，将PAMAM引入SA气凝胶骨架中结合两者的优势，能实现从不同体系中选择性吸附Au(III)。因为丰富的氨基会增加交联密度，将PAMAM引入SA气凝胶中还可改善其力学性能。

鲁东大学、青岛科技大学、加拿大Waterloo大学的Hou Chen等通过与钙离子（Ca(II)）水解缩聚交联，合成了一系列PAMAM/SA复合气凝胶（SG1-x-i、SG2-x-i、SG3-x-i，其中x=3，5，7，9，i=I，II，III，IV），用于从二次资源中高效回收Au(III)。作者对复合气凝胶的吸附行为进行了系统研究，并对其吸附机理进行了评估。Au(III)的最佳吸附pH值为3.5。SG1–5-II、SG2–5-II和SG3–5-II对Au(III)的平衡吸附时间分别为240分钟、300分钟和360分钟。Au(III)的吸附量随温度和初始浓度的升高而增加。在Co(II)、Mn(II)、Ni(II)、Cd(II)或Pb(II)共存的情况下，SG1–5-II、SG2–5-II和SG3–5-II对Au(III)均能实现100%的选择性吸附。SG1–5-II对浸出液中Au(III)的去除率为100%。吸附机理表明，复合气凝胶对Au(III)的吸附主要依赖于其氧和胺基。本研究开发了一种合成PAMAM/SA复合气凝胶的方法，该方法能够从二次资源中高效选择性回收Au(III)。

参考文献：

Ruiyu Mao, Hui Luan, Ziyi Wang, Wenguo Xing, Jianze Feng, Weinan Zhao, Yuzhong Niu, Hou Chen. Synthesis of poly(amidoamine) dendrimers/sodium alginate composite aerogels for selective recovery of Au(III) from e-waste[J]. Separation and Purification Technology, 2026, 405