近期，中國科學院廣州能源研究所廢棄物處理與資源化利用科研團隊在Chemical Engineering Journal,?Coordination Chemistry Reviews,?Separation and Purification Technology,?Surfaces and Interfaces等期刊上連續發表研究成果，系統報道了利用雜化共價有機框架材料（H-COFs）實現戰略性關鍵金屬的綠色、高效、低成本回收的創新方法。該系列工作重點介紹了選擇性回收、可循環利用及可再生能源驅動等核心技術，圍繞固廢、共伴生礦與低品位礦產等高價值元素礦冶研究主線，構建了結構精準可調、功能多樣化的分子團簇晶態材料平臺，為解決長期困擾該領域的選擇性捕獲、循環回收可持續性及能源轉型中的資源保障等難題提供了富有成效的探索路徑。

Sc3?與 MI-GIEC704b 復合吸附劑的相互作用路徑圖

研究指出離子型雙殼層磁性共價有機框架材料可實現稀土元素及銅、鋁、鐵等金屬元素的超快選擇性回收，離子功能化與磁性雜化策略賦予材料優異的吸附速率與選擇性。進一步發展的金屬摻雜模板型雜化共價有機框架材料可成功應用于稀土鈧的高選擇性回收，吸附效率達99.6%，并在赤泥浸出液中實現鈧回收的同時保持鋁回收率高達94%。

研究進而揭示了磁性雜化共價有機框架材料（Fe?O?@ThDa@TpPa）對廢水中半導體元素銦（In3?）和鍺（Ge??）的高效選擇性捕集能力，捕集率分別達到99%與80%，同時材料表現出優異的循環穩定性與耐酸性。研究還開發了具有復合多級結構的氮摻雜碳共價有機框架復合材料（nC@Fe?O?），用于電子廢棄物中金等貴金屬的快速、高容量、選擇性及環境友好型提取。該材料對金和銅的吸附容量分別高達3300 mg·g?1和2600 mg·g?1，即使在電子化學品廢液等復雜實際環境中，金的回收效率仍穩定維持在95%以上。

該系列研究充分展示了雜化共價有機框架復合材料在多種戰略性關鍵金屬選擇性回收中的廣泛適用性與巨大潛力，在工業廢水處理、城市礦山開發、等領域展現出規?；瘧们熬?，并為高效先進材料的設計與開發提供了重要支撐。

nC@Fe?O? 復合材料對金屬離子的吸附示意圖

論文第一作者為博士研究生Aaron S. Pittman，通訊作者為曹晏研究員。

相關文獻

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2.?A.S. Pittman,Y. Cao,S. Lu,“Ionic double-shell magnetic covalent organic framework for sharp and fast adsorption of critical metals,” Separation and Purification Technology,341 (2024) 126846. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.126846

3.?A.S. Pittman,Y. Cao. “Metal incorporated into magnetic hybrid covalent organic framework for high selective uptake of scandium ion.” Separation and Purification Technology (2025),355,129513. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.129513

4.?A.S. Pittman,Y. Cao (et al). “Efficient and selective recovery of indium and germanium from environmental wastewater using a novel covalent organic framework composite.” Surfaces and Interfaces (2025),72,107157. DOI: 10.1016/j.surfin.2025.107157