通过绿色石墨烯从光伏废料中回收银

Image: James Cook University

澳大利亚詹姆斯库克大学的一个团队使用无毒和可再生的橘皮油合成了“独立的”石墨烯，据报道，该产物可用于从报废的有机PV设备中回收银。

“它不仅产生了高质量的石墨烯，还展示了从光伏废物中选择性回收银的非凡能力。最令人惊讶的发现之一是石墨烯在靶向银方面的选择性非常高，”相应的作者莫汉·雅各布告诉光伏杂志。

然后在银增强SPE多巴胺传感器设备中展示了回收和合成材料的质量，该设备优于两个没有银石墨烯复合材料的参考多巴胺传感器

石墨烯合成

该团队通过在大气条件下“使用下游微波等离子体”合成石墨烯开始了这项研究。“该系统的主要组件包括一个2.45 GHz的微波发生器、一个匹配网络、一个冷却系统和一个反应室，”它说。

石墨烯的拉曼光谱分析显示，微波功率在200瓦至1000瓦之间有“特征性的2D峰”。“透射电子显微镜的图像显示间隙行间距为0.34，这与通过布拉格定律计算的x射线衍射值相匹配，”该小组说。

从光伏回收银

该团队随后通过在硝酸溶液中浸出从有机PV设备中回收银。PV涂层含有氧化铟锡（ITO）、氧化锌（ZnO）、氧化钼（MoO3）和银（Ag）。

浸出完成后，溶液被冷却并用作储备溶液，以产生石墨烯涂层的固相萃取。“电沉积10分钟后，银浓度略有下降，降至1.69 ppm。这种下降表明，在电化学过程中，一些银离子被还原并沉积到电极表面。电沉积20分钟后，银离子浓度进一步下降到1.62 ppm，表明银离子浓度持续下降，”学者说。

“这些结果表明，更长的电沉积时间可能会导致银浓度的进一步降低.”循环伏安法检测证实了银沉积。

“尽管PV废液中存在各种其他化合物，但石墨烯表现出非凡的高精度分离和回收银的能力。莫汉说：“生产有价值的石墨烯同时选择性地从复杂混合物中回收银的双重好处是一个令人兴奋且有些出乎意料的结果。”

该小组表示，这项研究“突出了石墨烯从电子垃圾中回收银等有价值金属的显著有效性”。

雅各布说：“我们选择用废物PV材料进行演示，因为随着太阳能的日益普及，光伏废物正成为一个迅速增长的问题。含有银等有价值金属的PV板的处置带来了环境和经济挑战。通过关注PV废物，我们旨在开发一种可持续的解决方案，解决有效回收方法的迫切需求，同时回收有价值的资源。”

多巴胺传感器演示

为了说明复合材料在实际应用中的质量，该团队制作了石墨烯-银电极（SPE/石墨烯-Ag）检测器，并将其与裸SPE检测器和石墨烯/SPE检测器进行了比较。测试结果表明，与其他两个样品相比，SPE/石墨烯-Ag电极显示出“峰值电流的显著改善”。

研究人员提出了石墨烯-银复合材料的其他应用，如耐腐蚀涂层、用于电子行业柔性设备的导电油墨、用于生物医学行业的抗菌涂层以及用于检测气体、生物分子和污染物的传感器。

他们的工作在《化学圈》上发表的论文《Green synthesis of graphene for targeted recovery of silver from photovoltaic waste》中有详细说明。

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142512

迄今为止，对这项研究的反应是积极的。雅各布说：“我们的工作刚刚上线，我们被同行的反应和他们对我们研究的兴趣所淹没。”他补充说，该小组收到了令人鼓舞的反馈，这些反馈是关于这项工作在电池和电子废物领域的“更广泛的适用性和潜在影响”。

该团队的下一步是优化绿色合成工艺，以提高其可扩展性和经济可行性，旨在将该工艺整合到现有的PV回收和电子垃圾基础设施中。雅各布说：“我们正在积极考虑商业化，将这些进步推向市场，并对行业产生重大影响。”“我们还在探索与行业利益相关者和投资者的合作伙伴关系，以试点更大规模的实施。”

Image: James Cook University