Metallmaterialien, die nur wenige Atomlagen dick sind, können Gold aus Wasser und Lösungen sehr schnell extrahieren. Die Forscher geben eine Effizienz von 99,99 % in 15 Sekunden für gelöste Goldionen an. Auf diese Weise gewannen sie 0,15 g Gold aus 30 gebrauchten Computerprozessoren.
Das Recycling von Elektronikschrott beruht oft auf einer vorherigen Auflösung der Metalle. Dieser Schritt erzeugt eine Flüssigkeit, die viele verschiedene Ionen enthält. Das Haupthindernis besteht anschließend darin, das Gold mit hoher Selektivität einzufangen, ohne gleichzeitig Kupfer, Nickel oder andere viel häufigere Elemente mitzunehmen.
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Das Team untersuchte verschiedene zweidimensionale Übergangsmetalldichalkogenide. Diese Materialien verbinden ein Metall mit Schwefel und können sehr dünne Schichten bilden. Die getesteten Varianten umfassten insbesondere Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Tantaldisulfid und Titandisulfid.
Diese Schichten fingen die Au3+-Ionen mit großer Schnelligkeit ein. Die gemessene Effizienz erreichte 99,99 % nach 0,25 Minuten.
Titandisulfid wies die höchste Kapazität auf. Ein Gramm des Materials konnte unter den experimentellen Bedingungen theoretisch bis zu 9 093 mg Gold binden. Dieser Wert liegt etwa eine Größenordnung über dem vieler Referenzadsorptionsmittel, die von den Autoren verglichen wurden.
Der Mechanismus kombiniert Adsorption und chemische Reaktion. Die Goldionen binden an der elektronenreichen Oberfläche und werden dann zu metallischem Gold reduziert.
Um eine Situation zu testen, die dem Recycling näher kommt, stellten die Forscher 5 g Titandisulfid-Nanoblättchen her. Sie setzten sie zu Membranen zusammen und behandelten dann eine Lösung, die aus 30 gebrauchten Prozessoren gewonnen wurde. Das Verfahren lieferte 0,15 g Gold mit einem Feingehalt von 23,8 Karat.
Diese Demonstration wurde jedoch nur im Labormaßstab durchgeführt. Die Herstellungskosten, die Lebensdauer der Membranen und ihre Regenerierung müssen in einer industriellen Kette bewertet werden. Die Autoren haben ein Patent angemeldet und planen nun, eine größere Produktion sowie die kontinuierliche Behandlung von Recyclinglösungen zu untersuchen.