通讯作者：廖春发（Chunfa Liao），江西理工大学赣南实验室
论文全文：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2026.137256
01背景介绍
铂族金属（PGMs，Pd、Pt 等）是具备优异催化活性与抗腐蚀性能的关键战略资源，广泛应用于智能制造、汽车催化、军工国防等核心领域，我国超50%的Pd和35%的Pt产自铜冶炼副产物铜阳极泥。铜阳极泥氯化浸出液为典型复杂酸性体系，具有高浓度Te、Cu杂质与痕量Pd/Pt共存的特征，传统萃取、吸附技术存在选择性差、杂质共萃严重、回收成本高的痛点，且缺乏对离子形态调控与靶向吸附机理的系统研究，严重制约了PGMs的高效绿色回收。
02文章亮点
近日，赣南实验室廖春发教授团队，联合山东中金岭南铜业有限公司和湖北大冶有色金属有限责任公司冶炼厂，在《Separation and Purification Technology》发表研究论文，实现了从理论调控到技术验证的全链条突破，核心创新亮点可归纳为四大方面。其一，构建多组分体系热力学模型，精准实现离子形态定向调控。首次建立Te4+-Cu2+-Pd2+-Pt4+-Cl--H2O复杂体系的热力学计算模型，系统阐明pH、氯离子浓度、温度对各元素离子形态分布的影响规律，锁定最优协同调控窗口：pH 0.4~0.6、总氯浓度 ≤1 mol/L、298.15 K。该条件下Te、Cu 主要以阳离子/中性分子存在，Pd、Pt则稳定形成氯络合阴离子，从根源上构建电荷差异化分离基础，解决了传统工艺杂质离子形态干扰的核心痛点。
图1. 氯化体系下Pt/Pd离子随氯离子浓度与温度的变化
基于量子化学计算，深度揭示靶向吸附的微观作用机制。通过DFT计算，从静电势、相互作用区域指示函数、分子极性多维度分析，明确质子化磺酸基团与叔胺基团的亲电位点，可与Pd/Pt氯络阴离子的亲核位点形成电荷互补作用；证实氢键与范德华力是吸附体系稳定的核心驱动力，明确磺酸基团优先吸附PdCl42-、叔胺基团优先结合PtCl62-的双位点选择性偏好，量化了吸附复合物的稳定性差异。
图2. 吸附分子的静电势着色的范德华表面图
以花生壳为基质，制备磺酸-叔胺双功能生物质吸附剂S-TBBA，其对Pd、Pt的理论饱和吸附容量分别达 138.89 mg/g、92.25 mg/g，远高于Te、Cu等杂质离子，且吸附行为符合Langmuir模型，验证了吸附优先级与静电势差值正相关的理论规律。完成实际工业体系性能验证，具备极强工程应用价值。在铜阳极泥实际氯化浸出液中，S-TBBA对Pd、Pt的吸附效率分别达99.64%、83.58%，而对高浓度杂质Te、Cu的吸附率仅为7.61%、0.42%，对Ag、Sb、Se等杂质几乎无吸附；同时通过SEM-EDS、XPS表征证实Pd/Pt以氯络阴离子形式被选择性吸附，完成了理论到实践的闭环验证。
图3. 吸附剂的吸附性能、负载Pt/Pd吸附剂形貌图以及XPS分析
03总结与展望
团队研究证明，通过热力学调控与DFT计算相结合，系统阐明了复杂酸性氯化物体系中Pd/Pt的选择性分离机制，制备的双功能生物质吸附剂可实现痕量Pd/Pt的靶向富集，为铜阳极泥中铂族金属的绿色高效回收提供了坚实的理论支撑与技术指导。后续可进一步优化吸附剂的循环稳定性，开展连续化吸附-解吸工业试验，拓展其在多体系铂族金属回收中的应用
04作者信息
廖春发 教授
廖春发，现任先进金属材料与关键矿产开发江西省实验室（赣南实验室）副主任，兼任中国稀土学会常务理事，中国有色金属学会稀有金属冶金学术委员会副主任委员，中国有色金属学会重有色金属冶金学术委员会副主任委员等；国家百千万人才工程入选者暨有突出贡献的中青年专家，国务院政府特殊津贴获得者，全国优秀科技工作者，全国优秀教师，宝钢优秀教师，江西省“赣鄱555”领军人才，江西省重点学科带头人，第三届江西省高校教学名师。主持国家级项目12项，其中国家重点基金2项、面上基金3项、重点研发专项课题2项；各类校企合作项目30余项；获得省部级科学技术奖励7项，其中江西省科技进步一等奖4项，中国有色金属协会一等奖2项，中国稀土协会二等奖1项；发表学术论文280余篇，其中SCI/EI论文130余篇；授权国家发明专利90余项。
