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近日，湖南大學何清教授課題組報道了一種基于離散型共價有機超蕃籠（NAS-HBA，圖1c）的非多孔非晶態(tài)（“雙非”）超吸附材料（NAS）。該材料通過二球配位協(xié)同作用，實現(xiàn)了對線性二鹵化亞金的超高效、超高選擇性分離。與傳統(tǒng)的多孔吸附劑相比，NAS-HBA的金吸附容量高達2750 mg g^-1，即使在強酸性環(huán)境（pH 1-11，35.5wt%的濃鹽酸）及高濃度干擾離子的存在下，仍能保持優(yōu)異的吸附性能。此外，NAS-HBA可高效且高選擇性地從實際樣品（如電子廢棄物、礦石原液、河水和海水）中吸附線性二鹵化亞金，通過處理后，所回收黃金的純度超過99%。該材料還具備良好的可回收性和可重復(fù)使用性，進一步彰顯了其在實際應(yīng)用及可持續(xù)發(fā)展方面的巨大潛力。

當使用NAS–HBA的氯仿溶液對NaAuBr₄進行固液萃取時，成功獲得了主客體復(fù)合物的單晶結(jié)構(gòu)。單晶解析結(jié)果表明，NAS–HBA通過二球配位模式結(jié)合線性AuBr₂^?分子（圖2a），而其內(nèi)部空腔則完全被Br^?· 2H₂O復(fù)合物占據(jù)。在該結(jié)構(gòu)中，每個NAS–HBA分子可直接與四個線性AuBr2?單元相互作用（圖2b），而每個AuBr2?則通過多達16重氫鍵穩(wěn)定在四個NAS–HBA分子之間（圖2c）。這種有序的分子間相互作用最終構(gòu)筑了一個AuBr2?介導(dǎo)的三維超分子有機框架（3D-SOF）（圖2d）。與更穩(wěn)定的平面型AuBr₄^?物種相比，線性AuBr2?的穩(wěn)定性較差，因此能夠成功捕獲AuBr??不僅具有重要的科學意義，同時也進一步驗證了NAS–HBA在黃金分離與回收中的獨特機理。

在吸附實驗中，將4.0mg NAS–HBA浸入4mL NaAuBr₄水溶液(20 ppm)中攪拌，僅2分鐘金（Ⅲ）的去除率高達99.9%(圖3a)。這一結(jié)果證明了NAS–HBA作為“雙非”超吸附劑(NAS) 具有卓越的吸附性能和快速動力學特性。吸附后，通過過濾收集復(fù)合物，SEM-EDS 結(jié)果顯示金元素在復(fù)合物中均勻分布（圖3b）。XPS結(jié)果顯示，吸附1min后，復(fù)合物中的金主要以Au（Ⅰ）形式存在，同時伴有少量Au（Ⅲ），隨吸附時間的延長，Au（Ⅰ）逐漸被還原成Au（0） (圖3c)。進一步采用離子色譜檢測水溶液中的成分變化，發(fā)現(xiàn)在吸附的第一分鐘內(nèi)，溶液中溴離子濃度逐漸升高(圖3d)。UV–vis光譜表明，吸附后的溶液中產(chǎn)生了Br₃^? 物種(圖3e)。此外，吸附后復(fù)合物的XPS和拉曼光譜分析進一步驗證了Br₃^?以及AuBr₂^?物種的形成 (圖3f-g)。這些結(jié)果共同表明，在水溶液中吸附NaAuBr₄的過程中，AuBr₄^?首先通過平衡反應(yīng)：AuBr₄^??AuBr₂^?+Br₂發(fā)生部分分解，產(chǎn)生微量的AuBr₂^?和Br₂，其中AuBr₂^?被NAS–HBA通過二球配位協(xié)同作用吸附到固體中，與此同時，Br₂繼續(xù)與水溶液發(fā)生反應(yīng)：H₂O + Br₂ ? HBr + HBrO，導(dǎo)致溶液pH降低，生成的Br^?進一步與Br₂反應(yīng)生成Br₃^?。而在復(fù)合物中的 AuBr₂^? 物種則會進一步發(fā)生歧化反應(yīng)：3AuBr₂^? ?AuBr₄^? +2Au(0)+2Br^? 生成0價和三價金，推動整個吸附進行下一個循環(huán)，最終實現(xiàn)幾乎完全清除金（圖3h）。

吸附實驗結(jié)果表明，NAS–HBA對AuBr₄^?或AuCl₄^? 具有較快的吸附動力學(圖4a)，其最大吸附容量高達2750 mg g^-1（圖4b）。此外，該材料在pH 1-11范圍內(nèi)以及35.5 wt%濃鹽酸條件下均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐受性(圖4c)。值得注意的是，即使在強酸性環(huán)境中，NAS–HBA仍保持較高的吸附金能力，約821 mg g^-1(圖4d)。之后，進一步研究了競爭離子對NAS–HBA吸附金的影響。隨著溶液pH的降低，NAS–HBA的選擇性逐漸升高，并在 pH = 1 時表現(xiàn)出超高選擇性及優(yōu)異的金清除能力（圖4e）。在 2 M 酸性溶液中，即使競爭陽離子或常見陰離子的濃度超過金離子 200 倍，NAS–HBA仍能維持顯著的選擇性(圖4f-g)。其吸附性能可與目前報道的多孔 MOFs、COFs 和 POPs 材料相媲美。此外，循環(huán)回收實驗表明，NAS–HBA可通過硫脲和 K₂CO₃溶液實現(xiàn)再生與金的釋放。經(jīng)過 30 次循環(huán)，吸附性能未發(fā)生明顯下降(圖4h)?；厥盏?strong style="-webkit-tap-highlight-color: transparent;padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">NAS–HBA通過¹H核磁共振和紅外光譜分析驗證了其結(jié)構(gòu)的完整性 (圖4i)。這些結(jié)果充分證明 NAS–HBA 具備優(yōu)異的穩(wěn)定性和高效性，使其成為從復(fù)雜基質(zhì)中提取黃金的極具潛力的候選材料。

為了驗證NAS–HBA在金分離中的實際應(yīng)用價值，對其在多種真實體系中的吸附性能進行了研究。實驗對象包括金催化實驗室的催化廢水、計算機 AMD CPU、移動電話 PCB、礦石浸出液、湘江水及黃海水。結(jié)果表明，NAS–HBA 在所有體系中均表現(xiàn)出卓越的金選擇性和高效去除能力(圖5a-f)。此外，在金含量較高的手機印刷電路板（PCB）上進行了放大吸附實驗。通過簡單處理，成功回收 32 mg 純度達 23.8K 的黃金（圖 5g–i），進一步凸顯了 NAS–HBA 在資源回收領(lǐng)域的可擴展性及環(huán)保應(yīng)用潛力。

總之，本文報道了一種一種超蕃基“雙非”超吸附材料(NAS–HBA)，其通過二球配位的模型高效捕獲線性AuBr₂^?或AuCl₂^?。NAS–HBA在復(fù)雜水生環(huán)境中表現(xiàn)出卓越的超痕量金選擇性吸附能力，具有較大的吸附容量(2750mg g^?1)、快速吸附動力學(40 s)、顯著的選擇性(> 99%)、優(yōu)異的可循環(huán)回收性能（30次）和優(yōu)異的pH耐受性。與傳統(tǒng)多孔吸附劑相比，該材料在多種實際應(yīng)用中展現(xiàn)出更優(yōu)的性能，驗證了其可擴展性及環(huán)境可持續(xù)性，為高效黃金回收提供了新的策略。

何清，湖南大學教授、博士生導(dǎo)師、國家海外高層次青年人才、湖湘高層次人才聚集工程–創(chuàng)新人才。2010年7月于湖南師范大學制藥工程系獲學士學位；2015年7月于中國科學院化學研究所獲得理學博士學位；2015年7月–2019年3月在（美國）德克薩斯大學奧斯汀分?；瘜W系從事博士后研究（合作導(dǎo)師為Jonathan L. Sessler教授）；2019年入選國家海外高層次人才青年項目回國工作，任湖南大學化學系教授。主持/承擔國家自然科學基金面上項目、青年項目及國家重點研發(fā)計劃子課題等多項課題。主要研究方向為超分子化學和新型功能材料，包括分子籠化學（超蕃化學與塔籠化學）、新型非共價相互作用力、先進超分子材料（非多孔非晶態(tài)超吸附材料、超分子離子傳導(dǎo)膜）和超分子分離技術(shù)。在Sci. Adv.、Nat. Commun.、Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Sci.、Adv. Energy Mater.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.、Coordin. Chem. Rev.、CCS Chem.等國際著名期刊上發(fā)表學術(shù)論文60余篇，申請/授權(quán)專利8項。榮獲2025年度“Thieme Chemistry Journals Award”國際學術(shù)獎。目前擔任《四面體》（Tetrahedron）和《四面體快報》（Tetrahedron Letters）青年編委、《Tetrahedron Chem》客座編輯。