綠色化學:新式TDESs之研發並應用於戰略金屬回收(上) 陳俊佑、劉欣恩 國立臺南女子高級中學 shinenliu0829@gmail.com   n  簡介 近年來由於電子產業的興起，廢棄鋰離子電池以及ITO面板數量龐大，其中的鋰鈷氧化物 (lithium cobalt(III) oxide，LiCoO2)以及氧化銦錫 (indium tin oxide，ITO)以目前工業上的回收方式，皆需經過浸泡強酸等步驟，對人體以及環境都造成很大的傷害，因此本研究嘗試研發能將鋰鈷氧化物以及氧化銦錫溶解的溶劑，將金屬鹽類溶於其中後，以電沉積的方式將金屬回收，期望透過沉積出高純度的金屬鍍層，在降低對環境傷害的同時，亦可改善貴重金回收之效益。 離子液體 (ionic liquids，ILs)廣泛應用於電鍍、電拋光、廢棄金屬回收和萃取等電化學相關領域上，深共熔溶劑 (deep eutectic solvents，DESs)通常視為離子液體的一種，其低蒸氣壓、高熱穩定性、高導電度等特性與離子液體相似，但不同於離子液體單純由離子所組成，深共熔溶劑的組成包含了分子與離子，且其與離子液體相比毒性較低、熔點較低、成本較低且較容易製備[1][4]。 我們發現在諸多文獻中，深共熔溶劑通常僅以一組陽離子與一組陰離子共熔所組成，由於雙混的DESs無論在性質或應用方面，皆已經過長時間的研究，較難再有突破。因此本研究嘗試跳脫框架，以深共熔溶劑Type Ⅲ (鹵素鹽類+氫鍵予體)為組成架構，發想將兩種容易取得且能被生物降解的氫鍵予體 (hydrogen-bond donors，HBDs)與氯化膽鹼 (choline chloride，ChCl)組合，希望透過結合不同HBDs的性質，製備出黏度更低、電位窗更廣且不僅成本低廉又結合環保的深共熔溶劑，並將其應用於對環境不友善的重金屬化合物之電沉積。 n  深共熔溶劑概述[1][3][4] 一、深共熔溶劑與離子液體的比較 深共熔溶劑 (deep eutectic solvents，DESs)通常視為離子液體 (ionic liquids，ILs)的一種，但不同於離子液體單純由離子所組成，由於深共熔溶劑是由路易士或布忍斯特酸/鹼所帶有的陰、陽離子組成的共熔混和物，其組成包含了離子與分子。離子液體具低蒸氣壓、低熔點、非可燃性等特點，而深共熔溶劑與其相比更具有了容易製備、低毒性、低成本、易取得的優點。 二、深共熔溶劑的通式 深共熔溶劑的通式能以Cat+ X- z Y表示，其組成包含了陽離子 (Cat+，如ammonium、phosphonium及sulfonium等)，和由路易士鹼 (X-，通常為鹵素陰離子)及路易士或布忍斯特酸 (Y)所形成之陰離子錯合物(X- z Y)，其中z則為Y上與X-所結合的分子數。 三、深共熔溶劑的分類 深共熔溶劑主要分為四大種類，如表 1所示，而本研究選用Type III為組成架構，製備深共熔溶劑。Type III的主要組成包含鹵素鹽類與氫鍵予體 (hydrogen-bond donor，HBD)，而HBD的種類可以是amides、carboxylic acid、alcohol等試劑，圖 1為組成此類型DESs的鹵素鹽類與氫鍵予體種類。Type […]

綠色化學:新式TDESs之研發並應用於戰略金屬回收(下) 陳俊佑、劉欣恩 國立臺南女子高級中學 shinenliu0829@gmail.com 一、於TDES中電沉積回收鈷、銦、錫金屬 (一)  回收鈷金屬(cobalt，Co) 1.      實驗結果 (1)       溶解LiCoO2於TDES中 圖7.50 mm之LiCoO2在368.15 K下溶於ChCl-G-LA(1)中的CV圖。 (2)       以電沉積方式回收鈷金屬 表5. LiCoO2溶於ChCl-G-LA (1)中的定電位沉積回收率(基材Cu foil，溶質濃度50mm，電解液重量3g，溫度368.15K，時間30minutes，攪拌) 電位 4.0 V 6.0 V 8.0 V 鍍層重量 (g) 0.0006 0.0010 0.0008 鈷金屬回收率 (%) 6.82 11.37 9.09 表6. LiCoO2溶於ChCl-G-LA (1)中的定電位沉積回收率(基材Cu foil，溶質濃度50mm，電解液重量3g，溫度313.15K，時間30minutes，攪拌) 電位 4.0 V 6.0 V 8.0 V 鍍層重量 (g) 0.0001 0.0004 0.0002 鈷回收率 (%) […]