聚吡咯-Mo₃S₁₃对Hg²⁺高效捕获并从含Cu²⁺银矿浸出液高选择性提取Ag

重金属离子对淡水系统造成重大污染，极大影响人类生活。汞(Hg)被认为是一种对人类和环境极其有害的重金属。将Hg²⁺等重金属离子的浓度降低到痕量级（< 5ppb）是一个重要挑战。同时，贵金属银在催化、传感、电子、抗菌、珠宝等领域有着重要应用，银的提取和回收非常必要。银可从高品位银矿和低品位银矿中提取，但精炼操作会产生大量含贵金属废水。因此，在低浓时有效去除有毒金属(如汞)或提取贵金属(如银)，特别是在含Cu²⁺银矿浸出液高选择性分离银，具有重要应用价值。

导电聚合物，如聚苯胺（PAN）和聚吡咯（Ppy）等常被用于废水净化。阴离子掺杂Ppy基质与硫客体功能化时，作为软路易斯碱的S与软路易斯酸的重金属具有很强的亲和力，可通过M-S作用实现对重金属的高效吸附。Mo₃S₁₃^2-簇包括多种硫基团(顶端S^2-，端基S₂^2-，及桥连S₂^2-)，将Mo₃S₁₃^2-与带正电Ppy基质复合，开发出一种新型吸附剂Mo₃S₁₃-Ppy。Mo₃S₁₃-Ppy对Ag⁺和Hg²⁺表现出优良的吸附选择性和捕获能力，可将Ag⁺和Hg²⁺降低到痕量（<1 ppb），复合国际饮用水标准。同时发现，Mo₃S₁₃-Ppy可在高Cu²⁺/Ag⁺比时有效提取银，为从富含铜的银矿浸出液高效取银提供可能。更重要的是，Mo₃S₁₃-Ppy在吸附银离子的同时可将Ag⁺还原为单质银，形成了厘米级大小的片状银晶体，易于实现提取和纯化。这为从各种废水环境直接提取贵金属提供了新思路。

该研究由北京师范大学化学学院马淑兰教授与美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis教授合作完成，北京师范大学化学学院为第一完成单位，论文第一作者为北京师范大学化学学院博士生袁萌伟，合作指导教师还有孙根班副教授。论文相关信息：Polypyrrole-Mo₃S₁₃: An Efficient Sorbent for the Capture of Hg²⁺ and Highly Selective Extraction of Ag⁺ over Cu²⁺, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1574-1583. DOI: 10.1021/jacs.9b12196.