KR20210072914A - semiconductor based gold ion adsorbent that selectively adsorbs gold ions by light irradiation, and method for recovering gold using the same - Google Patents

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KR20210072914A KR1020190163234A KR20190163234A KR20210072914A KR 20210072914 A KR20210072914 A KR 20210072914A KR 1020190163234 A KR1020190163234 A KR 1020190163234A KR 20190163234 A KR20190163234 A KR 20190163234A KR 20210072914 A KR20210072914 A KR 20210072914A
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Abstract

The present invention relates to a gold ion adsorbent comprising: semiconductor particles; and a polyphenol-based compound coated on the surface of the semiconductor particles, wherein the gold ion adsorbent selectively adsorbs the gold ions, and to a manufacturing method thereof, and specifically, to a porous adsorption material capable of effectively recovering gold while adsorbing the gold ions with high selectivity, and a manufacturing method thereof.

Description

광조사에 의해 금이온을 선택적으로 흡착하는 반도체 기반 흡착제 및 이를 이용한 금의 회수 방법 {semiconductor based gold ion adsorbent that selectively adsorbs gold ions by light irradiation, and method for recovering gold using the same}{semiconductor based gold ion adsorbent that selectively adsorbs gold ions by light irradiation, and method for recovering gold using the same}

본 발명은 광조사에 의해 금이온을 선택적으로 흡착하는 금이온 흡착제 및 이를 이용한 금의 회수 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gold ion adsorbent selectively adsorbing gold ions by irradiation with light, and a method for recovering gold using the same.

일반적으로 99.995% 이상의 고순도를 가지는 금(Au)은 금 도금업, 인쇄회로기판을 제조하는 인쇄업, 반도체 제조업 또는 의약품 제조업과 같은 정밀분야에서 많이 사용되고 있다. 이러한 금(Au)의 수요는 산업이 발달함에 따라 지속적으로 증가하고 있으나, 금(Au)은 매장량 및 매장지역이 편중되어 있어 높은 가격을 가지는 단점이 있다.In general, gold (Au) having a high purity of 99.995% or more is widely used in precision fields such as gold plating, printing for manufacturing printed circuit boards, semiconductor manufacturing, or pharmaceutical manufacturing. The demand for gold (Au) is continuously increasing as the industry develops, but gold (Au) has a disadvantage in that it has a high price due to the concentration of reserves and deposit areas.

이에, 금(Au)을 재활용하기 위하여 금속침전법, 전기분해방법 및 금흡착수지를 이용한 추출방법 등과 같은 금(Au) 회수 방법들이 연구되고 있다. 금속침전법(특허문헌 0001)은 장치가 간단하여 많이 사용되나, 넓은 부지를 필요로 하며, 금(Au)의 선택적 회수를 위해서는 조건부여 및 화학침전 등 복잡한 일련의 공정을 거쳐야 하며, 특히 공정 중에 다량의 화학슬러지가 발생되어 환경문제를 야기하는 문제점이 있다. 전기분해방법(특허문헌 0002)은 금(Au)의 선택적 회수에 용이하나, 공정에 소요되는 비용이 비싸고, 장시간 이용 시 금(Au) 회수율이 저하되는 문제점이 있다. 금흡착수지를 이용한 추출 방법(특허문헌 0003)은 폐수에 포함되어 있는 금을 용이하게 회수할 수 있다는 장점이 있으나, 금을 이온수지에 흡착시킨 후 이온수지를 소각하여 금을 추출하는 과정에서 타르(tar) 및 코크스(cokes) 등이 발생되어 환경문제를 야기하는 문제점이 있다.Accordingly, gold (Au) recovery methods such as a metal precipitation method, an electrolysis method, and an extraction method using a gold adsorption resin are being studied in order to recycle gold (Au). The metal precipitation method (Patent Document 0001) is widely used because of its simple device, but it requires a large site, and for the selective recovery of gold (Au), it must go through a complex series of processes such as conditionalization and chemical precipitation. There is a problem that a large amount of chemical sludge is generated, causing environmental problems. The electrolysis method (Patent Document 0002) is easy to selectively recover gold (Au), but there are problems in that the cost required for the process is high, and the gold (Au) recovery rate is lowered when used for a long time. The extraction method using a gold adsorption resin (Patent Document 0003) has the advantage that gold contained in wastewater can be easily recovered, but in the process of extracting gold by incinerating the ion resin after adsorbing gold to the ion resin, tar ( tar) and coke (cokes) are generated, there is a problem that causes environmental problems.

따라서 이러한 종래의 문제점들을 보완함과 동시에, 금에 대한 높은 선택성 및 회수율을 가지는 금 회수 방법에 대한 연구가 필요하다. Therefore, there is a need for research on a gold recovery method having high selectivity and recovery rate for gold while supplementing these conventional problems.

대한민국 등록특허 10-0956050Republic of Korea Patent 10-0956050 대한민국 등록특허 10-0733838Republic of Korea Patent Registration 10-0733838 대한민국 등록특허 10-0395400Republic of Korea Patent Registration 10-0395400

본 발명의 목적은 금이온에 대한 높은 선택성 및 높은 금 회수율을 가지는 흡착제 및 이를 이용하는 금의 회수 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an adsorbent having high selectivity for gold ions and a high gold recovery rate, and a method for recovering gold using the same.

본 발명에 따른 금이온 흡착제는 반도체 입자; 및 상기 반도체 입자의 표면에 코팅된 폴리페놀계 화합물;을 포함하며, 광조사에 의해 금이온을 선택적으로 흡착하는 것을 특징으로 한다.The gold ion adsorbent according to the present invention includes semiconductor particles; and a polyphenol-based compound coated on the surface of the semiconductor particles, and selectively adsorbs gold ions by light irradiation.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 반도체 입자의 전도대(conduction band) 최소 에너지 레벨(energy level)은 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 레벨 보다 높되, 반도체 입자의 가전자대(valence band)의 최소 에너지 레벨은 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO 에너지 레벨 보다 낮을 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the minimum energy level of the conduction band of the semiconductor particles is higher than the minimum highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level of the polyphenol-based compound, but the semiconductor particles The minimum energy level of the valence band of may be lower than the minimum HOMO energy level of the polyphenol-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 폴리페놀계 화합물의 HOMO(highest occupied molecular orbital)로부터 반도체 입자의 전도대(conduction band)로 전자가 여기되는 것일 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, electrons may be excited from a highest occupied molecular orbital (HOMO) of a polyphenol-based compound to a conduction band of a semiconductor particle.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 폴리페놀계 화합물은 카테콜기, 갈로일기, 카테콜기 함유 작용기 및 갈로일기 함유 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the polyphenol-based compound may include any one or two or more selected from the group consisting of a catechol group, a galloyl group, a catechol group-containing functional group, and a galloyl group-containing functional group. .

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 폴리페놀계 화합물은 탄닌계 화합물 및 폴리도파민계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the polyphenol-based compound may be any one or two or more selected from the group consisting of a tannin-based compound and a polydopamine-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 상술한 탄닌계 화합물은 탄닌산(tannic acid), 갈로탄닌(gallotannin) 및 엘라지탄닌(ellagitannins)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the above-described tannin-based compound may be any one or two or more selected from the group consisting of tannic acid, gallotannin, and ellagitannins. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 반도체 입자의 반도체는 실리콘 게르마늄, 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the semiconductor of the semiconductor particles may be silicon germanium, metal oxide, or metal nitride.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 상술한 금속 산화물이 TiO2, ZnO2, ZnO, CaTiO, WO3, SnO2, MoO3, Fe2O3, InP, GaAs, BaTiO3, KNbO3, SrTiO3 및 Ta2O5로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the above-described metal oxide is TiO 2 , ZnO 2 , ZnO, CaTiO, WO 3 , SnO 2 , MoO 3 , Fe 2 O 3 , InP, GaAs, BaTiO 3 , KNbO 3, SrTiO 3, and may be at least any one or more selected from the group consisting of Ta 2 O 5.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 상술한 금속 질화물이 BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr2N, WN, W2N, Mn6N4, Mn4N, Fe4N, Co4N, Ni4N, V3N, Fe3N, Co3N, Ni3N, Cu3N, Ti2N, Cr2N, Mn2N, Fe2N, Co2N, ThN2 및 WN2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the above-described metal nitride is BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr 2 N, WN, W 2 N, Mn 6 N 4 , Mn 4 N, Fe 4 N, Co 4 N, Ni 4 N, V 3 N, Fe 3 N, Co 3 N, Ni 3 N, Cu 3 N, Ti 2 N, Cr 2 N, Mn 2 N, Fe 2 N, Co 2 N, ThN 2 and WN 2 may be any one or two or more selected from the group consisting of.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 반도체 입자의 평균 직경은 10 nm 내지 10 ㎛ ㎛일 수 있다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the average diameter of the semiconductor particles may be 10 nm to 10 ㎛ ㎛.

본 발명은 상술한 금이온 흡착제를 이용하여 금이온을 금속성 금(metallic Au)으로 회수하는 방법을 포함한다.The present invention includes a method for recovering gold ions as metallic Au using the above-described gold ion adsorbent.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 금이온을 포함하는 용액에 금이온 흡착제를 넣고 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.The method according to an embodiment of the present invention may include putting a gold ion adsorbent into a solution containing gold ions and irradiating light.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 있어, 상술한 광은 400 ㎚ 이하의 파장 영역을 가지는 자외선을 포함할 수 있다.In the method according to an embodiment of the present invention, the above-described light may include ultraviolet rays having a wavelength region of 400 nm or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 금속성 금(metallic Au)이 형성된 금이온 흡착제를 침출 용액에 넣어 금이온 흡착제로부터 금속성 금을 탈착시키는 단계를 포함할 수 있다.The method according to an embodiment of the present invention may include desorbing metallic gold from the gold ion adsorbent by adding a gold ion adsorbent having metallic Au formed thereon to a leaching solution.

본 발명에 따른 금이온 흡착제는 반도체 입자 상에 형성된 폴리페놀계 화합물을 포함함으로써, 광 조사 시 금 이온에 대한 높은 선택성 및 회수율을 가지는 장점이 있다.Since the gold ion adsorbent according to the present invention includes a polyphenol-based compound formed on semiconductor particles, it has the advantage of having high selectivity and recovery rate for gold ions when irradiated with light.

또한 본 발명에 따른 금 회수 방법은 상술한 금이온 흡착제를 이용함에 따라, 단순 산처리를 통해 흡착소재(금이온 흡착제)로부터 금을 쉽게 회수할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the gold recovery method according to the present invention has an advantage that gold can be easily recovered from the adsorbent material (gold ion adsorbent) through simple acid treatment by using the above-described gold ion adsorbent.

도 1은 금이온 흡착제의 에너지 밴드 다이어그램(energy band diagram)이며,
도 2는 실시예의 시험 전 및 암/명 조건 하에서 금 이온 흡착 시험 후의 SEM 분석 결과이며,
도 3은 실시예의 시험 전 및 암/명 조건 하에서 금 이온의 흡착에 대한 광 파장의 영향을 조사한 결과이며,
도 4는 실시예(TA-TiO2)의 금 이온 흡착 여부 및 흡착된 금의 산화 상태를 조사하기 위한 X-선 광전자 분광 (XPS) 분석 결과이며,
도 5는 암/명 조건 하 금 이온 흡착 시험 전/후 실시예(TA-TiO2)의 XRD 분석 결과이며,
도 6은 금 이온 흡착 시험 시 시험액(금 이온 흡착제와 금 이온의 혼합액) 내 금 이온의 농도에 따른 실시예(TA-TiO2) 및 비교예(TiO2)의 흡착성 변화를 조사한 결과이며,
도 7은 시험 전 실시예(TA-TiO2), 명 조건 하 금 이온 흡착 시험 후의 실시예(Au-TA-TiO2(1-sun)) 및 금 이온 탈착 시험 후 실시예((Au-TA-TiO2 After desorption)의 XRD 분석 결과이며,
도 8은 탄닌(TA), 비교예(TiO2), 실시예(TA-TiO2)에 대한 형광 수명 분석 결과이며,
도 9는 비교예(TiO2) 및 실시예(TA-TiO2)의 광조사 유무에 따른 금속 선택성 변화에 대하여 분석한 결과이다.
1 is an energy band diagram of a gold ion adsorbent,
2 is an SEM analysis result before the test of Example and after the gold ion adsorption test under dark/light conditions;
3 is a result of examining the effect of the light wavelength on the adsorption of gold ions before the test and under dark/light conditions of Example,
4 is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis result for investigating whether gold ions are adsorbed and the oxidation state of adsorbed gold in Example (TA-TiO 2 );
5 is an XRD analysis result of an example (TA-TiO 2 ) before/after gold ion adsorption test under dark/light conditions;
6 is a result of investigating the change in adsorption properties of Examples (TA-TiO 2 ) and Comparative Example (TiO 2 ) according to the concentration of gold ions in the test solution (a mixture of gold ion adsorbent and gold ions) during the gold ion adsorption test;
7 shows the example before the test (TA-TiO 2 ), the example after the gold ion adsorption test under light conditions (Au-TA-TiO 2 (1-sun)), and the example after the gold ion desorption test ((Au-TA) -TiO 2 After desorption) is the result of XRD analysis,
8 is a fluorescence lifetime analysis result for tannin (TA), Comparative Example (TiO 2 ), Example (TA-TiO 2 ),
9 is a result of analyzing the metal selectivity change according to the presence or absence of light irradiation in Comparative Examples (TiO 2 ) and Examples (TA-TiO 2 ).

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 광조사에 의해 금이온을 선택적으로 흡착하는 금이온 흡착제 및 이를 이용한 금의 회수 방법를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미한다.Hereinafter, a gold ion adsorbent for selectively adsorbing gold ions by light irradiation and a gold recovery method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise. In this specification and the appended claims, the units used without special mention are based on weight, and in one example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio.

본 발명은 반도체 입자; 및 상기 반도체 입자의 표면에 코팅된 폴리페놀계 화합물;을 포함하며, 광조사에 의해 금이온을 선택적으로 흡착하는 것을 특징으로 하는 금이온 흡착제에 관한 것이다.The present invention is a semiconductor particle; and a polyphenol-based compound coated on the surface of the semiconductor particles, and relates to a gold ion adsorbent comprising, selectively adsorbing gold ions by light irradiation.

본 발명에 따른 금이온 흡착제는 반도체 입자 상에 형성된 폴리페놀계 화합물을 포함하고 광을 조사함으로써, 금이온을 선택적으로 흡착하여 금속성 금(metallic Au)으로 환원시킬 수 있으면서도 금이온에 대한 높은 흡착률을 가지고 있으며, 금이온 흡착 및 환원 후 단순 산처리를 통해 흡착소재(금이온 흡착제)로부터 쉽게 금속성 금을 회수(탈착)할 수 있어 높은 회수율을 가지는 장점이 있다.The gold ion adsorbent according to the present invention includes a polyphenol-based compound formed on semiconductor particles and, by irradiating light, selectively adsorbs gold ions and reduces them to metallic Au, while having a high adsorption rate for gold ions. Metallic gold can be easily recovered (desorbed) from the adsorption material (gold ion adsorbent) through simple acid treatment after gold ion adsorption and reduction, which has the advantage of high recovery rate.

상세하게, 폴리페놀계 화합물은 빛의 흡수를 통해 핫 전자(hot electron)를 생성하고, 생성된 핫 전자(hot electron)는 금이온을 환원시키며 금 원자의 핵 형성을 효과적으로 유도할 수 있다. 아울러, 폴리페놀계 화합물을 반도체 입자상에 코팅함으로써, 폴리페놀계 화합물을 단독으로 사용할 경우 대비, 보다 다량의 핫 전자를 생성할 수 있으며, 또한, 핫 전자의 여기상태, 구체적으로 금이온의 환원반응에 참여할 수 있는 상태를 오래 유지 할 수 있어 금이온의 흡착능을 현저하게 향상시킬 수 있다.In detail, the polyphenol-based compound may generate hot electrons through absorption of light, and the generated hot electrons may reduce gold ions and effectively induce nucleation of gold atoms. In addition, by coating the polyphenol-based compound on the semiconductor particles, a larger amount of hot electrons can be generated compared to when the polyphenol-based compound is used alone, and the excited state of the hot electrons, specifically, the reduction reaction of gold ions It is possible to maintain the state in which it can participate for a long time, so that the adsorption capacity of gold ions can be remarkably improved.

도 1은 본 발명에 따른 금이온 흡착제의 에너지 밴드 다이어그램(energy band diagram)이다. 이때, 금이온 흡착제의 에너지 밴드 다이어그램은 전기 화학적 평형상태에서의 에너지 밴드 다이어그램이다. 이때, 전기 화학적 평형 상태는 반도체 입자의 페르미 레벨 에너지(EF)와 폴리페놀계 화합물(polyphenolic compounds)의 페르미 레벨 에너지(EF)이 동일선상으로 정렬된 상태이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 금이온 흡착제에 포함되어 있는 반도체 입자의 전도대(conduction band) 최소 에너지 레벨(energy level)은 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 레벨 보다 높되, 반도체 입자의 가전자대(valence band)의 최소 에너지 레벨은 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO 에너지 레벨 보다 낮은 특징이 있다.1 is an energy band diagram of a gold ion adsorbent according to the present invention. At this time, the energy band diagram of the gold ion adsorbent is the energy band diagram in the electrochemical equilibrium state. In this case, the electrochemical equilibrium Fermi energy level (E F) of the Fermi energy level (E F) and the polyphenol-based compound (polyphenolic compounds) of the semiconductor particles are aligned in the same line condition. As shown, the minimum energy level of the conduction band of the semiconductor particles included in the gold ion adsorbent of the present invention is higher than the minimum highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level of the polyphenol-based compound, The minimum energy level of the valence band of the particle is characterized in that it is lower than the minimum HOMO energy level of the polyphenol-based compound.

아울러, 본 발명에 따른 금이온 흡착제에 있어, 반도체 입자와 폴리페놀계 화합물은 금속-탄소 결합을 가질 수 있다.In addition, in the gold ion adsorbent according to the present invention, the semiconductor particles and the polyphenol-based compound may have a metal-carbon bond.

일반적으로 금속-탄소 결합을 가지고 있는 경우, 배위자로의 전하 이동(metal to-ligand charge transfer, MLCT) 또는 금속으로의 전하 이동(ligand-to-metal charge transfer, LMCT)이 일어날 수 있다. 본 발명에 따른 금이온 흡착제는 상술한 에너지 레벨 특성을 만족함에 따라, 배위자로의 전하 이동(MLCT)이 발생할 수 있다.In general, when a metal-carbon bond is present, metal to-ligand charge transfer (MLCT) or ligand-to-metal charge transfer (LMCT) may occur. As the gold ion adsorbent according to the present invention satisfies the above-described energy level characteristics, charge transfer to the ligand (MLCT) may occur.

이에, 광 조사 시 폴리페놀계 화합물의 LUMO (Lowest unoccupied molecular orbital)와 HOMO (Highest occupied molecular orbital) 사이의 밴드 갭 (band gap)에서 형성되는 여기된 전자의 수명이 반도체 입자로 인하여 보다 더 길어질 수 있다. 상세하게, 배위자로의 전하 이동에 의해 반도체 입자의 전도대(conduction band)로 여기된 전자는 반도체 입자의 전도대에서 폴리페놀계 화합물의 HOMO로 이동하여 HOMO에 있는 정공과 재결합됨에 따라, 폴리페놀계 화합물의 LUMO에서 형성된 핫 전자의 여기상태가 길어질 수 있다.Accordingly, the lifetime of the excited electrons formed in the band gap between the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the polyphenol-based compound when irradiated with light may be longer due to the semiconductor particles. have. In detail, electrons excited to the conduction band of the semiconductor particle by the charge transfer to the ligand move from the conduction band of the semiconductor particle to the HOMO of the polyphenol-based compound and recombine with the holes in the HOMO, so that the polyphenol-based compound The excited state of the hot electrons formed in the LUMO of

따라서, 본 발명에 따른 금이온 흡착제는 반도체 입자 상에 형성된 폴리페놀계 화합물을 포함하고 광을 조사함으로써, 현저하게 향상된 금이온 흡착능 및 환원 속도를 가질 수 있어 좋다.Therefore, the gold ion adsorbent according to the present invention may have significantly improved gold ion adsorption capacity and reduction rate by including the polyphenol-based compound formed on the semiconductor particles and irradiating light.

본 발명에 따른 금이온 흡착제는, 도 1에 도시한 일 예와 같이, 폴리페놀계 화합물 및 반도체 입자 모두에서 광 에너지에 의해 전자 및 정공이 여기될 수 있는데, 반도체 입자의 존재로 인하여 폴리페놀계 화합물에서 여기되는 전자의 수명이 길어져 이를 통해 금이온 흡착 및 환원 반응에 유리하다. 상세하게, 폴리페놀계 화합물 및 반도체 입자에서 여기되는 전자는 시간이 지나면 다시 정공과 재결합하게 되는데, 본 발명에 따른 금이온 흡착제는 폴리페놀계 화합물 및 반도체 입자를 모두 포함함으로써, 두 가지 재료(폴리페놀계 화합물 및 반도체 입자)의 결합으로 인하여 광 조사시 폴리페놀계 화합물에서 생성된 정공과 반도체 입자에서 생성된 전자가 재결합함에 따라 폴리페놀계 화합물에서 형성된 전자의 수명이 늘어날 수 있어 금이온 흡착능 및 환원속도가 향상될 수 있다.In the gold ion adsorbent according to the present invention, as in an example shown in FIG. 1 , electrons and holes may be excited by light energy in both the polyphenol-based compound and the semiconductor particles, and due to the presence of the semiconductor particles, the polyphenol-based compound The lifetime of the electrons excited by the compound is prolonged, which is advantageous for gold ion adsorption and reduction reactions. In detail, the electrons excited by the polyphenol-based compound and the semiconductor particles are recombined with the holes over time. The gold ion adsorbent according to the present invention includes both the polyphenol-based compound and the semiconductor particles, so that two materials (poly Due to the bonding of the phenol-based compound and semiconductor particles), the lifespan of the electrons formed in the polyphenol-based compound can be increased as the holes generated from the polyphenol-based compound and the electrons generated from the semiconductor particles recombine upon irradiation with light, thereby increasing The reduction rate can be improved.

반도체 입자의 반도체는 상술한 밴드갭 특성을 만족하며 폴리페놀계 화합물에 전자를 주입할 수만 있다면 제한 없이 이용가능하나, 일예로, 실리콘 게르마늄, 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있다. 여기에서, 금속 산화물은 TiO2, ZnO2, ZnO, CaTiO, WO3, SnO2, MoO3, Fe2O3, InP, GaAs, BaTiO3, KNbO3, SrTiO3 및 Ta2O5로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 금속 질화물은 BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr2N, WN, W2N, Mn6N4, Mn4N, Fe4N, Co4N, Ni4N, V3N, Fe3N, Co3N, Ni3N, Cu3N, Ti2N, Cr2N, Mn2N, Fe2N, Co2N, ThN2 및 WN2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The semiconductor of the semiconductor particle may be used without limitation as long as it satisfies the above-described bandgap characteristics and can inject electrons into the polyphenol-based compound, but may be, for example, silicon germanium, metal oxide, or metal nitride. Here, the metal oxide is a group consisting of TiO 2 , ZnO 2 , ZnO, CaTiO, WO 3 , SnO 2 , MoO 3 , Fe 2 O 3 , InP, GaAs, BaTiO 3 , KNbO 3 , SrTiO 3 and Ta 2 O 5 . may be any one or two or more selected from, and the metal nitride is BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr 2 N, WN, W 2 N, Mn 6 N 4 , Mn 4 N, Fe 4 N, Co 4 N , Ni 4 N, V 3 N, Fe 3 N, Co 3 N, Ni 3 N, Cu 3 N, Ti 2 N, Cr 2 N, Mn 2 N, Fe 2 N, Co 2 N, ThN 2 and WN 2 It may be any one or two or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

폴리페놀계 화합물은 벤젠고리 내에 이웃하는 두 개 이상의 수산기를 가진 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 카테콜기, 갈로일기, 카테콜기 함유 작용기 및 갈로일기 함유 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 카테콜기 함유 작용기 또는 갈로일기 함유 작용기란 카테콜기 또는 갈로일기를 포함하는 다환 탄화수소기를 의미하는 것일 수 있으며, 이때 다환은 카테콜기 또는 갈로일기가 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미하는 것일 수 있으며, 상기 다른 고리기는 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 이들의 조합일 수 있다. 이때, 카테콜기 함유 작용기 또는 갈로일기 함유 작용기의 탄소수는 특별히 제한되지 않으나 예를 들면 7 내지 50일 수 있다.The polyphenol-based compound may be used without particular limitation as long as it has two or more hydroxyl groups adjacent to each other in the benzene ring, and more specifically, any one selected from the group consisting of a catechol group, a galloyl group, a catechol group-containing functional group, and a galloyl group-containing functional group It may include one or two or more. In this case, the catechol group-containing functional group or the galloyl group-containing functional group may mean a polycyclic hydrocarbon group including a catechol group or a galloyl group, wherein the polycyclic group means a group in which a catechol group or a galloyl group is directly connected or condensed with another cyclic group and the other ring group may be cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl, heteroaryl, or a combination thereof. In this case, the number of carbon atoms of the catechol group-containing functional group or the galloyl group-containing functional group is not particularly limited, but may be, for example, 7 to 50.

금이온 흡착능 및 환원 속도를 보다 향상시키기 위한 측면에서, 폴리페놀계 화합물은 탄닌계 화합물 및 폴리도파민계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 상기 탄닌계 화합물은 탄닌산(tannic acid), 갈로탄닌(gallotannin) 및 엘라지탄닌(ellagitannins) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 상기 폴리도파민계 화합물은 폴리도파민 또는 폴리도파민의 유도체일 수 있다.In terms of further improving gold ion adsorption capacity and reduction rate, the polyphenol-based compound may be any one or two or more selected from the group consisting of a tannin-based compound and a polydopamine-based compound. The tannin-based compound may be any one or two or more selected from the group consisting of tannic acid, gallotannin, and ellagitannins, and the polydopamine-based compound is polydopamine or polydopamine. It may be a derivative.

본 발명의 일 실시예에 따른 금이온 흡착제에 있어, 반도체 입자의 평균 직경(입경)은 5 nm 내지 500 ㎛, 구체적으로 10 nm 내지 10 ㎛, 보다 구체적으로 50 nm 내지 5㎛, 일구체예에 있어 100 내지 500nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 반도체 입자의 평균 직경이 클수록 폴리페놀계 화합물의 영향이 상대적으로 줄어들어 금이온 흡착률이 떨어질 수 있음에 따라, 반도체 입자는 상술한 평균 직경 범위를 만족하는 것이 좋다.In the gold ion adsorbent according to an embodiment of the present invention, the average diameter (particle diameter) of the semiconductor particles is 5 nm to 500 μm, specifically 10 nm to 10 μm, more specifically 50 nm to 5 μm, in one embodiment There may be 100 to 500 nm, but is not limited thereto. However, as the average diameter of the semiconductor particles is larger, the influence of the polyphenol-based compound may be relatively reduced and the gold ion adsorption rate may be lowered. Therefore, it is preferable that the semiconductor particles satisfy the above-described average diameter range.

폴리페놀계 화합물에 의해 흡착되는 금이온의 양을 효과적으로 증가시킬 수 있는 측면에서, 폴리페놀계 화합물 코팅층의 두께는 1 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 50 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 폴리페놀계 화합물의 두께가 두꺼울수록, 폴리페놀계 화합물과 반도체 입자 간의 이동할 수 있는 전자의 양이 감소할 수 있음에 따라, 폴리페놀계 화합물 코팅층의 두께는 100 nm이하, 바람직하게는 50 nm일 수 있다.In terms of effectively increasing the amount of gold ions adsorbed by the polyphenol-based compound, the thickness of the polyphenol-based compound coating layer may be 1 nm to 100 nm, preferably 1 nm to 50 nm, but limited thereto it is not However, as the thickness of the polyphenol-based compound increases, the amount of electrons that can move between the polyphenol-based compound and the semiconductor particles may decrease. Therefore, the thickness of the polyphenol-based compound coating layer is 100 nm or less, preferably 50 nm or less. may be nm.

본 발명은 상술한 금이온 흡착제의 제조방법을 포함한다.The present invention includes a method for preparing the gold ion adsorbent described above.

상세하게, 본 발명에 따른 금이온 흡착제의 제조방법은 반도체 입자의 분산액 및 폴리페놀계 화합물 용액을 제조하고 교반하여 반도체 입자 상에 폴리페놀계 화합물을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. 이후, 순도 높은 금이온 흡착용 다공성 흡착소재를 수득하기 위하여 원심분리, 세척, 분리 및 건조 등의 단계가 더 수행될 수 있음은 물론이다.In detail, the method for preparing a gold ion adsorbent according to the present invention may include preparing a dispersion of semiconductor particles and a polyphenol-based compound solution and coating the polyphenol-based compound on the semiconductor particles by stirring. Thereafter, steps such as centrifugation, washing, separation and drying may be further performed in order to obtain a porous adsorbent material for adsorbing gold ions with high purity.

여기에서, 금이온 흡착제에 포함되는 반도체 입자와 폴리페놀계 화합물은 상술한 에너지 레벨 특성을 만족할 수 있다. 상세하게, 본 발명의 금이온 흡착제에 포함되어 있는 반도체 입자의 전도대(conduction band) 최소 에너지 레벨(energy level)은 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 레벨 보다 높되, 반도체 입자의 가전자대(valence band)의 최소 에너지 레벨은 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO 에너지 레벨 보다 낮은 특징이 있다.Here, the semiconductor particles and the polyphenol-based compound included in the gold ion adsorbent may satisfy the above-described energy level characteristics. In detail, the minimum energy level of the conduction band of the semiconductor particles included in the gold ion adsorbent of the present invention is higher than the minimum HOMO (highest occupied molecular orbital) energy level of the polyphenol-based compound. The minimum energy level of the valence band is characterized by being lower than the minimum HOMO energy level of the polyphenol-based compound.

일예로, 반도체 입자의 분산액은 용매에 반도체 입자를 분산시켜 제조할 수 있다. 이때, 반도체 입자의 반도체는 상술한 밴드갭 특성을 만족하며 폴리페놀계 화합물에 전자를 주입할 수만 있다면 제한 없이 이용가능하나, 일예로, 실리콘 게르마늄, 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있다. 여기에서, 금속 산화물은 TiO2, ZnO2, ZnO, CaTiO, WO3, SnO2, MoO3, Fe2O3, InP, GaAs, BaTiO3, KNbO3, SrTiO3 및 Ta2O5로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 금속 질화물은 BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr2N, WN, W2N, Mn6N4, Mn4N, Fe4N, Co4N, Ni4N, V3N, Fe3N, Co3N, Ni3N, Cu3N, Ti2N, Cr2N, Mn2N, Fe2N, Co2N, ThN2 및 WN2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the dispersion of semiconductor particles may be prepared by dispersing the semiconductor particles in a solvent. In this case, the semiconductor of the semiconductor particles can be used without limitation as long as it satisfies the above-described band gap characteristics and can inject electrons into the polyphenol-based compound, but may be, for example, silicon germanium, metal oxide, or metal nitride. Here, the metal oxide is a group consisting of TiO 2 , ZnO 2 , ZnO, CaTiO, WO 3 , SnO 2 , MoO 3 , Fe 2 O 3 , InP, GaAs, BaTiO 3 , KNbO 3 , SrTiO 3 and Ta 2 O 5 . may be any one or two or more selected from, and the metal nitride is BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr 2 N, WN, W 2 N, Mn 6 N 4 , Mn 4 N, Fe 4 N, Co 4 N , Ni 4 N, V 3 N, Fe 3 N, Co 3 N, Ni 3 N, Cu 3 N, Ti 2 N, Cr 2 N, Mn 2 N, Fe 2 N, Co 2 N, ThN 2 and WN 2 It may be any one or two or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

한편, 반도체 입자의 평균 직경(입경)은 5 nm 내지 500 ㎛, 구체적으로 10 nm 내지 10 ㎛, 보다 구체적으로 50 nm 내지 5㎛, 일구체예에 있어 100 내지 500nm일 수 있다.Meanwhile, the average diameter (particle diameter) of the semiconductor particles may be 5 nm to 500 μm, specifically 10 nm to 10 μm, more specifically 50 nm to 5 μm, and in one embodiment, 100 to 500 nm.

폴리페놀계 화합물 용액은 용매에 폴리페놀계 화합물을 용해시켜 제조할 수 있다. 이때, 폴리페놀계 화합물은 탄닌산(tannic acid), 갈로탄닌(gallotannin) 및 엘라지탄닌(ellagitannins) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 탄닌계 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The polyphenol-based compound solution may be prepared by dissolving the polyphenol-based compound in a solvent. In this case, the polyphenol-based compound may be any one or two or more tannin-based compounds selected from the group consisting of tannic acid, gallotannin, and ellagitannins, but is not limited thereto.

아울러, 상술한 제조방법에 있어, 용매는 반도체 입자를 잘 분산시키며 폴리페놀계 화합물을 잘 용해할 수 있는 것으로 선택하는 것이 바람직하다. 일예로, 용매는 물(H2O), 탄소수 1 내지 3의 알코올 용매 및 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구체예에 있어, 반도체 입자의 분산액 및 폴리페놀계 화합물 용액에 포함되어 있는 용매는 동일한 용매일 수 있으나, 각각의 용액이 서로 다른 용매를 사용할 수 있음은 물론이다.In addition, in the above-described manufacturing method, the solvent is preferably selected to disperse the semiconductor particles well and to dissolve the polyphenol-based compound well. For example, the solvent may be selected from water (H 2 O), an alcohol solvent having 1 to 3 carbon atoms, and combinations thereof, but the present invention is not limited thereto. In one embodiment, the solvent included in the dispersion of the semiconductor particles and the polyphenol-based compound solution may be the same solvent, but of course, each solution may use a different solvent.

이때, 용매의 사용량은 제한되지 않으나, 단위 용매 부피당 1 내지 50 ㎎/㎖, 구체적으로 5 내지 20 ㎎/㎖의 반도체 입자 또는 폴리페놀계 화합물을 함유할 수 있다.In this case, the amount of the solvent is not limited, but may contain semiconductor particles or polyphenol-based compounds in an amount of 1 to 50 mg/ml, specifically 5 to 20 mg/ml, per unit solvent volume.

반도체 입자 : 폴리페놀계 화합물의 중량비는 1: 0.01 내지 10, 구체적으로 1: 0.5 내지 5, 보다 구체적으로 1: 0.8 내지 3일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 반도체 입자 : 폴리페놀계 화합물의 중량비는 반도체 입자의 표면적 크기에 따라 조절될 수 있음은 물론이다. 일예로, 반도체 입자의 표면적의 크기가 클 경우, 반도체 입자의 중량 대비 폴리페놀계 화합물의 중량을 보다 증가시킬 수 있다. 이러한 경우, 금이온 흡착제는 보다 향상된 금이온 흡착률을 가질 수 있으나, 이러한 해석에 한정되는 것은 아니다.The weight ratio of semiconductor particles: polyphenol-based compound may be 1: 0.01 to 10, specifically 1: 0.5 to 5, and more specifically 1: 0.8 to 3, but the present invention is not limited thereto, and the above-described semiconductor particles: Of course, the weight ratio of the polyphenol-based compound may be adjusted according to the size of the surface area of the semiconductor particles. For example, when the size of the surface area of the semiconductor particles is large, the weight of the polyphenol-based compound relative to the weight of the semiconductor particles may be further increased. In this case, the gold ion adsorbent may have a more improved gold ion adsorption rate, but is not limited to this analysis.

본 발명에 따른 금이온 흡착제의 제조방법은 반도체 입자 분산액 및 폴리페놀계 화합물 용액을 제조하여 단순 교반하는 것만으로도 반도체 입자 상에 폴리페놀계 화합물이 코팅될 수 있어, 종래의 금이온 흡착제의 제조방법에 보다 비교적 공정이 간단하다는 장점이 있다.In the method for preparing a gold ion adsorbent according to the present invention, a polyphenol-based compound can be coated on semiconductor particles by simply stirring a semiconductor particle dispersion liquid and a polyphenol-based compound solution, and thus the conventional preparation of a gold ion adsorbent The method has the advantage that the process is relatively simple.

아울러, 본 발명은 상술한 금이온 흡착제를 이용하여 금이온을 금속성 금(metallic Au)으로 회수하는 방법을 포함한다.In addition, the present invention includes a method for recovering gold ions as metallic Au using the above-described gold ion adsorbent.

본 발명에 따른 금 회수 방법은 반도체 입자 상에 코팅된 폴리페놀계 화합물을 포함하는 금이온 흡착제를 이용함에 따라, 단순 산처리를 통해 흡착소재(금이온 흡착제)로부터 금을 쉽게 회수할 수 있다는 장점이 있다.As the gold recovery method according to the present invention uses a gold ion adsorbent containing a polyphenol-based compound coated on semiconductor particles, gold can be easily recovered from an adsorption material (gold ion adsorbent) through simple acid treatment. There is this.

상세하게, 상술한 바와 같이, 폴리페놀계 화합물은 빛의 흡수를 통해 핫 전자(hot electron)를 여기하고, 여기된 핫 전자(hot electron)는 금이온을 환원시키며 금 원자의 핵 형성을 효과적으로 유도할 수 있다. 아울러, 폴리페놀계 화합물을 반도체 입자 상에 코팅함으로써, 폴리페놀계 화합물을 단독으로 사용할 경우 보다 핫 전자의 여기상태, 구체적으로 금이온의 환원반응에 참여할 수 있는 상태를 오래 유지 할 수 있어 금이온의 흡착능을 현저하게 향상시킬 수 있다.Specifically, as described above, the polyphenol-based compound excites hot electrons through absorption of light, and the excited hot electrons reduce gold ions and effectively induce nucleation of gold atoms. can do. In addition, by coating the polyphenol-based compound on the semiconductor particles, it is possible to maintain the excited state of hot electrons, specifically, the state capable of participating in the reduction reaction of gold ions for a longer time than when the polyphenol-based compound is used alone. adsorption capacity can be significantly improved.

이에, 본 발명에 따른 방법은 금이온을 포함하는 용액에 반도체 입자 상에 형성된 폴리페놀계 화합물을 포함하는 금이온 흡착제를 넣고 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.Accordingly, the method according to the present invention may include putting a gold ion adsorbent including a polyphenol-based compound formed on semiconductor particles in a solution containing gold ions and irradiating light.

이때, 광은 400 ㎚ 이하의 파장 영역을 가지는 자외선, 구체적으로 10 내지 400 ㎚의 파장 영역을 포함하는 것일 수 있으며, 폴리페놀계 화합물이 자외선을 흡수하여 핫 전자를 여기함으로써 금이온 흡착제의 표면에 생성되는 금속성 금의 핵 수를 증가시킬 수 있다. 반면 자외선을 포함하지 않는 광을 조사하는 경우, 즉 가시광 및 적외선을 조사하는 경우, 폴리페놀계 화합물이 광을 흡수하지 못하여 금이온의 환원 효율이 향상되지 않을 수 있다.In this case, the light may include ultraviolet rays having a wavelength region of 400 nm or less, specifically, a wavelength region of 10 to 400 nm, and the polyphenol-based compound absorbs ultraviolet rays and excites hot electrons on the surface of the gold ion adsorbent. May increase the number of nuclei of metallic gold produced. On the other hand, when irradiating light that does not contain ultraviolet light, that is, when irradiating visible light and infrared light, the polyphenol-based compound may not absorb light, so that the reduction efficiency of gold ions may not be improved.

일예로, 광의 조사 시간은 금이온을 충분히 흡착할 수 있을 정도라면 특별히 한정하진 않으나, 예를 들면 5분 이상, 보다 좋게는 10분 이상, 더욱 좋게는 30분 이상일 수 있다. 이와 같은 범위에서 폴리페놀계 화합물이 자외선을 흡수하여 핫 전자를 여기하여 보다 용이하게 금이온을 흡착하여 환원시킬 수 있다. 광의 조사 시간의 상한은 금이온의 농도에 따라 달라질 수 있음에 따라 특별히 한정하지 않으며, 금이온의 농도가 많을 경우, 광의 조사 시간도 길어질 수 있음은 물론이다. 구체적인 일 예시로, 광의 조사 시간의 상한은 특별히 한정하지 않으며, 구체적인 예시로 60시간, 보다 구체적으로는 20시간, 더욱 구체적으로는 10시간, 더더욱 구체적으로는 2시간일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the irradiation time of the light is not particularly limited as long as it can sufficiently adsorb gold ions, but may be, for example, 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, and even more preferably 30 minutes or more. In such a range, the polyphenol-based compound absorbs ultraviolet rays to excite hot electrons to more easily adsorb and reduce gold ions. The upper limit of the light irradiation time is not particularly limited as it may vary depending on the concentration of gold ions. Of course, when the concentration of gold ions is high, the light irradiation time may be lengthened. As a specific example, the upper limit of the irradiation time of the light is not particularly limited, and as a specific example, it may be 60 hours, more specifically 20 hours, more specifically 10 hours, even more specifically 2 hours, but limited thereto no.

나아가 본 발명에 따른 금 회수 방법은 금속성 금(metallic Au)이 형성된 금이온 흡착제를 침출 용액에 넣어 금이온 흡착제로부터 금속성 금을 탈착시키는 단계를 포함할 수 있다.Furthermore, the method for recovering gold according to the present invention may include the step of desorbing metallic gold from the gold ion adsorbent by putting a gold ion adsorbent having metallic Au formed thereon into a leaching solution.

이때, 침출 용액은 금 입자를 침출할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으나, 일 구체예에 있어, 침출 용액은 염산, 질산, 황산 또는 이들의 혼합액일 수 있다.In this case, the leaching solution may be used without particular limitation as long as it can leach gold particles. In one embodiment, the leaching solution may be hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or a mixture thereof.

금 입자의 탈착 효율을 보다 향상시키는 측면에서, 침출 용액의 몰농도는 0.1M 내지 2.0M, 바람직하게는 0.5M 내지 1.5 M, 보다 바람직하게는 0.8M 내지 1.2 M일 수 있다. 침출 용액의 농도가 상술한 범위를 만족하는 경우에는 금속성 금이 형성된 금이온 흡소재로부터 95 중량% 이상의 금속성 금을 탈착시킬 수 있어 좋다.In terms of further improving the desorption efficiency of gold particles, the molar concentration of the leaching solution may be 0.1M to 2.0M, preferably 0.5M to 1.5M, more preferably 0.8M to 1.2M. When the concentration of the leaching solution satisfies the above-mentioned range, it is preferable that 95 wt% or more of metallic gold can be desorbed from the gold ion absorbing material on which metallic gold is formed.

아울러, 0.8M 내지 1.2 M의 저농도의 산을 포함하는 침출 용액을 이용할 경우, 금이온 탈착 공정에서 발생할 수 있는 산성 용액(침출 용액)에 대한 안전사고의 위험성을 줄일 수 있어 좋다.In addition, when a leaching solution containing a low concentration of 0.8M to 1.2M acid is used, it is good to reduce the risk of safety accidents for acidic solutions (leaching solutions) that may occur in the gold ion desorption process.

(분석 방법)(analysis method)

TA, TiO2 NPs 및 TA-TiO2 NPs의 흡광도는 UV-vis-NIR 분광기(Perkin Elmer Lambda 1050)를 사용하여 측정하였다. TA, TiO2 NPs 및 TA-TiO2 NPs의 SEM 이미지는 5 kV의 가속 전압으로 전계방출형 SEM(scanning electron microscope, Hitachi S-4800)을 사용하여 측정하였다. TA-TiO2 및 Au-TA-TiO2에서의 금의 산화 상태는 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy, Thermo VG scientific Sigma Probe, Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA)를 사용하여 4 kV와 5 μA로 분석하였다. 고해상도 분말 XRD(X-ray diffraction)를 사용하여 Au-TA-TiO2에서의 금속성 금(metallic gold)을 θ/2θ 스캔을 이용한 45 kV 및 200 mA로 검출하였다. TA, TiO2 NPs 및 TA-TiO2 NPs의 형광 수명은 수명측정형광분광기(Fluorescence Lifetime Spectrometer, FL920, Edinburgh Instruments)를 이용하여 375 nm laser pulse를 통해 분석하였다.Absorbance of TA, TiO 2 NPs and TA-TiO 2 NPs was measured using UV-vis-NIR spectroscopy (Perkin Elmer Lambda 1050). SEM images of TA, TiO 2 NPs and TA-TiO 2 NPs were measured using a field emission scanning electron microscope (SEM, Hitachi S-4800) with an acceleration voltage of 5 kV. The oxidation state of gold in TA-TiO 2 and Au-TA-TiO 2 was measured at 4 kV using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy, Thermo VG scientific Sigma Probe, Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA). and 5 μA. Metallic gold in Au-TA-TiO 2 was detected at 45 kV and 200 mA using θ/2θ scan using high-resolution powder X-ray diffraction (XRD). The fluorescence lifetimes of TA, TiO 2 NPs and TA-TiO 2 NPs were analyzed using a 375 nm laser pulse using a Fluorescence Lifetime Spectrometer (FL920, Edinburgh Instruments).

(실시예) TA-TiO2 나노구조체 합성(Example) TA-TiO 2 Nanostructure synthesis

먼저, 수분산 TiO2 나노입자 (평균 입경 200 nm) 100 mg을 9 mL의 탈이온수에 분산시켜 TiO2 나노입자 분산액을 준비하고, 탄닌산(TA) 100 mg을 10 mL의 탈이온수에 녹여 탄닌산 수용액을 준비하였다.First, 100 mg of water-dispersed TiO 2 nanoparticles (average particle size 200 nm) are dispersed in 9 mL of deionized water to prepare a TiO 2 nanoparticle dispersion, and 100 mg of tannic acid (TA) is dissolved in 10 mL of deionized water to dissolve tannic acid aqueous solution was prepared.

다음으로, 9 mL의 TiO2 나노입자 분산액과 1 mL의 탄닌산 수용액을 혼합한 후 상온에서 30분 동안 교반하여 TiO2 나노입자에 TA를 코팅하여 TA-TiO2 나노구조체를 제조하였다. 이후, TA-TiO2 나노구조체를 탈이온수:에탄올 2:1(v/v)의 혼합용매로 수회 세척하고, 1000 g에서 3분 동안 스윙형 원심 분리하여 TiO2에 결합되지 않은 과도한 TA를 제거하였다.Next, the mixture was stirred to prepare a TA-TiO 2 nanostructure coating the TA to TiO 2 nanoparticles while at room temperature then a solution of 9 mL of the TiO 2 nanoparticle dispersion and tannic acid aqueous solution of 1 mL 30 minutes. Thereafter, the TA-TiO 2 nanostructures were washed several times with a mixed solvent of deionized water:ethanol 2: 1 (v/v), and swing-type centrifugation was performed at 1000 g for 3 minutes to remove excess TA not bound to TiO 2 . did.

마지막으로 상기 TA-TiO2 나노구조체를 진공 오븐을 이용하여 건조하였다.Finally, the TA-TiO 2 nanostructure was dried using a vacuum oven.

(비교예)(Comparative example)

탄닌(TA) 코팅을 수행하지 않은 수분산 TiO2 나노입자(평균 입경 200 nm)를 비교예로 하였다. Water-dispersed TiO 2 nanoparticles (average particle diameter of 200 nm) without tannin (TA) coating were used as a comparative example.

(실험예 1) 금 이온 흡착 시험(Experimental Example 1) Gold ion adsorption test

상기 실시예 1의 TA-TiO2 NPs를 탈이온수에 분산시킨 10 ㎎/㎖ TA-TiO2 NPs 수분산액과, 10 mM HAuCl4의 수용액을 각각 준비하였다.A 10 mg/ml TA-TiO 2 NPs aqueous dispersion and an aqueous solution of 10 mM HAuCl 4 in which the TA-TiO 2 NPs of Example 1 were dispersed in deionized water were prepared, respectively.

TA-TiO2 NPs 수분산액과 HAuCl4 수용액을 혼합하여 총 부피 3 ㎖의 혼합액을 만들되, HAuCl4의 농도는 0.25, 0.33, 0.5, 1, 1.5 및 2 mM로 각각 조절하였으며, TA-TiO2 나노구조체의 농도는 1 ㎎/㎖이 되도록 하였다.TA-TiO 2 NPs aqueous dispersion and HAuCl 4 aqueous solution were mixed to make a mixed solution with a total volume of 3 ml, and the concentrations of HAuCl 4 were adjusted to 0.25, 0.33, 0.5, 1, 1.5 and 2 mM, respectively, and TA-TiO 2 nano The concentration of the construct was set to 1 mg/ml.

암 조건 또는 명 조건 하에 상기 각 혼합액을 150 rpm으로 실온에서 3 시간 동안 교반하였다. 이때, 명 조건의 경우에는 1-sun(조사강도=100 ㎽/㎠, AM(Air Mass) 1.5의 인공태양광)으로 구성하였으며, 제논 램프(Solar simulator HAL-320, Asahi spectra Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 상기 혼합액에 3시간 동안 조사하였다.Each of the mixtures was stirred at 150 rpm at room temperature for 3 hours under dark or light conditions. At this time, in the case of light conditions, 1-sun (irradiation intensity = 100 mW/cm2, artificial sunlight with AM (Air Mass) 1.5) was configured, and a xenon lamp (Solar simulator HAL-320, Asahi spectra Co., Ltd. , Tokyo, Japan) was used to irradiate the mixture for 3 hours.

이후, 혼합액을 10,000 g에서 3분간 원심 분리한 후, 상층액을 분리하여 ICP-OES(Agilent ICP-OES 5110)를 통해 잔류 금이온의 농도를 분석하였다.Then, the mixture was centrifuged at 10,000 g for 3 minutes, the supernatant was separated, and the concentration of residual gold ions was analyzed through ICP-OES (Agilent ICP-OES 5110).

(실험예 2) 금 이온 탈착 시험(Experimental Example 2) Gold ion desorption test

상기 실험예 1의 금 이온 흡착 시험을 수행한 시편 중 Au-TA-TiO2 NPs(1-sun)을 이용하여 금 이온 탈착 실험을 진행하였다. 염산 (35 % HCl, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 및 질산 (70% HNO3, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 용액을 이용하여 저농도의 염산-질산 혼합 용액(염산과 질산의 부피비= 7:3 (v/v), 농도: 염산 0.7 M, 질산 0.3 M)을 준비하고, 이 용액에 Au-TA-TiO2 (1-sun)에 첨가한 후 3 시간 동안 반응시킨다. 반응 후에 10,000 ´ g, 3분으로 원심분리하여 침전물과 상층액을 분리하고 침전물에 대해 X-선 회절 분석을 진행하였다. A gold ion desorption experiment was performed using Au-TA-TiO 2 NPs (1-sun) among the specimens subjected to the gold ion adsorption test of Experimental Example 1. Using hydrochloric acid (35% HCl, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) and nitric acid (70% HNO 3 , Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) solution, a low-concentration hydrochloric acid-nitric acid mixed solution ( Volume ratio of hydrochloric acid and nitric acid = 7:3 (v/v), concentration: hydrochloric acid 0.7 M, nitric acid 0.3 M) was prepared, and Au-TA-TiO 2 (1-sun) was added to this solution for 3 hours. react After the reaction, the precipitate and the supernatant were separated by centrifugation at 10,000 ´ g for 3 minutes, and X-ray diffraction analysis was performed on the precipitate.

이하 도면에서, TA-TiO2는 시험전 실시예이며, Au-TA-TiO2(1-sun)는 명조건에서 수행된 실시예이고, Au-TA-TiO2(dark)는 암조건에서 수행된 실시예이며, TiO2(dark)는 암조건에서 수행된 비교예이다.In the drawings below, TA-TiO 2 is an example before the test, Au-TA-TiO 2 (1-sun) is an example performed under light conditions, and Au-TA-TiO 2 (dark) is performed under dark conditions. and TiO 2 (dark) is a comparative example performed under dark conditions.

(실험예 3) 금속 선택성 실험(Experimental Example 3) Metal Selectivity Test

전자 폐기물의 성분인 9가지 금속 염화물 이온(Au, Pt, Cu, Co, Ni, Zn, Pd, Fe, Al)이 1 mM의 농도로 혼합된 금속 염화물 혼합용액을 사용하여 TA-TiO2의 금속 선택성을 조사하였다. 먼저, TA-TiO2를 1 ㎎/㎖의 농도로 3 ㎖의 혼합용액에 첨가한 후, 암 조건 또는 명 조건 하에 실온에서 3시간 동안 300 rpm으로 교반하였다. 이때 명 조건은 제논 램프를 사용하여 AM 1.5의 태양광을 상기 혼합용액에 조사하였다. 반응 후, TA-TiO2를 10,000 g에서 5분간 원심 분리한 후 상층액을 분리하여 비이온수 10 ㎖로 희석한 후, ICP-OES(Agilent ICP-OES 5110)를 사용하여 잔류 금속 이온의 농도를 분석하였다. The metal of TA-TiO 2 using a metal chloride mixed solution in which 9 metal chloride ions (Au, Pt, Cu, Co, Ni, Zn, Pd, Fe, Al), which are components of electronic waste, are mixed at a concentration of 1 mM Selectivity was investigated. First, TA-TiO 2 was added to a mixed solution of 3 ml at a concentration of 1 mg/ml, followed by stirring at 300 rpm for 3 hours at room temperature under dark or light conditions. In this case, the light condition was irradiated with sunlight of AM 1.5 to the mixed solution using a xenon lamp. After the reaction, TA-TiO 2 was centrifuged at 10,000 g for 5 minutes, the supernatant was separated and diluted with 10 ml of non-ionized water, and the concentration of residual metal ions was measured using ICP-OES (Agilent ICP-OES 5110). analyzed.

도 2는 실시예의 시험 전 및 암/명 조건 하에서 금 이온 흡착 시험 후의 SEM 분석 결과이다. 상세하게, 도 2의 (a)는 시험 전 실시예(TA-TiO2)의 SEM 이미지이며, 도 2의 (b) 암조건 시험 후 실시예(Au-TA-TiO2(dark))의 SEM 이미지이고, 도 2의 (c)는 명조건 시험 후 실시예(Au-TA-TiO2(1-sun))의 SEM 이미지이며, 도면에서, 하얀색 입자는 금 나노입자를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 실시예는 명 조건에서 가장 많은 금 나노입자를 합성하는 것을 확인 할 수 있다. 이는, 실시예는 빛을 쬐어준 조건(명조건)에서 높은 금 이온 흡착성을 가지는 것을 시사한다.2 is an SEM analysis result before the test of Example and after the gold ion adsorption test under dark/light conditions. In detail, (a) of FIG. 2 is an SEM image of the example before the test (TA-TiO 2 ), and the SEM image of the example (Au-TA-TiO 2 (dark)) after the test under dark conditions of FIG. 2 (b) image, and (c) of FIG. 2 is an SEM image of the Example (Au-TA-TiO 2 (1-sun)) after the test under bright conditions. In the figure, white particles represent gold nanoparticles. As shown, it can be confirmed that the Examples synthesize the most gold nanoparticles under light conditions. This suggests that the Examples have high gold ion adsorption properties under light irradiated conditions (light conditions).

도 3은 실시예의 시험 전 및 암/명 조건 하에서 금 이온의 흡착에 대한 광 파장의 영향을 조사한 결과이다. 도시된 바와 같이, 금 나노입자 흡광 영역인 400 내지 600 nm 영역에서, 명 조건 시험 후 실시예(Au-TA-TiO2(1-sun))의 흡광도가 가장 높은 것으로 나타났다. 이를 통해, 명 조건 시험 후 실시예(Au-TA-TiO2(1-sun))가 시험 전 실시예(TA-TiO2) 및 암조건 시험 후 실시예(Au-TA-TiO2(dark)) 대비 보다 많은 금 나노입자를 포함하고 있음을 알 수 있다. 이는 도 2의 결과와 일치하는 것으로, 실시예(TA-TiO2)는 빛의 존재 하에서 높은 금 이온 흡착성을 가지는 것을 알 수 있다.3 is a result of examining the effect of the light wavelength on the adsorption of gold ions before the test and under dark/light conditions of Example. As shown, the absorbance of the example (Au-TA-TiO 2 (1-sun)) was the highest in the 400 to 600 nm region, which is the absorption region of the gold nanoparticles, after the light condition test. Through this, the example (Au-TA-TiO 2 (1-sun)) after the light condition test is the example before the test (TA-TiO 2 ) and the example after the dark condition test (Au-TA-TiO 2 (dark) ), it can be seen that more gold nanoparticles are included. This is consistent with the result of FIG. 2 , and it can be seen that the example (TA-TiO 2 ) has high gold ion adsorption in the presence of light.

도 4는 TA-TiO2의 금 이온 흡착 여부 및 흡착된 금의 산화 상태를 조사하기 위한 X-선 광전자 분광 (XPS) 분석 결과이다. 이때, 금 흡착 실험은 2 mM HAuCl4을 사용하여 3 시간 동안 암/명 조건 하에서 수행되었다. 도시된 바와 같이, 시험 전 실시예(TA-TiO2)는 Au 4f의 피크의 존재가 관찰되지 않으나, 암/명 조건에서 수행된 실시예인 Au-TA-TiO2(dark) 및 Au-TA-TiO2(1-sun)는 모두 Au 4f의 피크가 존재가 관찰되었다. 특히, 명조건 하에서 수행된 실시예인 Au-TA-TiO2(1-sun)의 Au 4f는 암조건 하에서 수행된 Au-TA-TiO2(dark)의 Au 4f 피크보다 높은 강도를 가지는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 실시예(TA-TiO2)는 빛의 조사 유무와 관계없이 금 이온 흡착하여 금속성 금으로 환원할 수 있으나, 빛이 존재하는 암조건에서 가장 높은 금 이온 흡착율을 가지는 것을 알 수 있다.4 is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis result for investigating whether TA-TiO 2 adsorbs gold ions and the oxidation state of adsorbed gold. At this time, the gold adsorption experiment was performed under dark/light conditions for 3 hours using 2 mM HAuCl 4 . As shown, in the example before the test (TA-TiO 2 ), the presence of the peak of Au 4f was not observed, but the example Au-TA-TiO 2 (dark) and Au-TA- TiO 2 (1-sun) was observed to have a peak of all Au 4f. In particular, it can be seen that the Au 4f of Au-TA-TiO 2 (1-sun), an example performed under light conditions, has a higher intensity than the Au 4f peak of Au-TA-TiO 2 (dark) performed under dark conditions. have. Through this, it can be seen that the embodiment (TA-TiO 2 ) can be reduced to metallic gold by adsorbing gold ions regardless of whether or not light is irradiated, but has the highest gold ion adsorption rate under dark conditions in which light is present.

도 5는 암/명 조건 하 금 이온 흡착 시험 전/후 실시예(TA-TiO2)의 XRD 분석 결과이다. 도시된 바와 같이, 시험 전 실시예(TA-TiO2)에서는 TiO2 관련 피크만 존재하나, 암/명 조건 하에서 수행된 실시예인 Au-TA-TiO2(dark) 및 Au-TA-TiO2(1-sun)의 XRD 패턴에서는 모두 2θ = 38.14, 44.33, 64.54 및 77.53°에서 금(Au) 피크가 관찰되었다. 특히 도 4의 결과와 마찬가지로, 명조건 하에서 수행된 실시예인 Au-TA-TiO2(1-sun)의 Au 피크의 강도는 암조건 하에서 수행된 Au-TA-TiO2(dark)의 Au 피크의 강도 보다 높은 것을 알 수 있다. 이때, 2θ = 38.14, 44.33, 64.54 및 77.53°는 각각 금(Au)의 면심 입방 격자 (fcc)의 (111), (200), (220) 및 (311) 평면에 각각 상응한다. 결과를 통해 알 수 있듯이, 실시예(TA-TiO2)는 빛의 존재와 관계없이 금(Au) 이온 사이의 산화 환원 반응이 금 이온을 금속성 금으로 환원시킬 수 있으나, 상기 반응은 빛의 존재 하에서 더욱 두드러지게 나타나는 것을 알 수 있다.5 is an XRD analysis result of an example (TA-TiO 2 ) before/after gold ion adsorption test under dark/light conditions. As shown, in the example before the test (TA-TiO 2 ), only TiO 2 related peaks exist, but Au-TA-TiO 2 (dark) and Au-TA-TiO 2 ( 1-sun), gold (Au) peaks were observed at 2θ = 38.14, 44.33, 64.54, and 77.53° in all XRD patterns. In particular, similar to the result of FIG. 4, the intensity of the Au peak of Au-TA-TiO 2 (1-sun), which is an example performed under bright conditions, is the same as that of the Au peak of Au-TA-TiO 2 (dark) performed under dark conditions. It can be seen that the strength is higher than In this case, 2θ = 38.14, 44.33, 64.54 and 77.53° respectively correspond to the (111), (200), (220) and (311) planes of the face-centered cubic lattice (fcc) of gold (Au), respectively. As can be seen from the results, in the embodiment (TA-TiO 2 ), a redox reaction between gold (Au) ions can reduce gold ions to metallic gold regardless of the presence of light, but the reaction is in the presence of light. It can be seen that under the

금 이온 흡착 시험 시 시험액(금 이온 흡착제와 금 이온의 혼합액) 내 금 이온의 농도에 따른 실시예 및 비교예의 흡착성 변화를 조사하였으며, 그 결과를 도 6에 도시하였다.In the gold ion adsorption test, the adsorption change of Examples and Comparative Examples according to the concentration of gold ions in the test solution (a mixture of gold ion adsorbent and gold ion) was investigated, and the results are shown in FIG. 6 .

도 6의 (a)는 시험액 내 금 이온의 농도(C, mM)에 따른 비교예(TiO2) 및 실시예(TA-TiO2)에 흡착된 금 이온의 수(M, mmol/g)를 분석한 결과이다. 도시된 바와 같이, 비교예(TiO2)의 경우에는 금 이온의 농도에 관계없이 금 이온을 흡착 하지 않았으며, 암 조건에서 수행된 실시예인 Au-TA-TiO2(dark)의 경우에는 비교예(TiO2) 보다 많은 금 이온을 흡착하였으나 시험액 내 금 이온의 양이 증가할수록 2 mmol/g 이상의 금 이온을 흡착할 수 없었으며, 명 조건에서 수행된 실시예인 Au-TA-TiO2(1-sun)는 시험액 내 금 이온 양이 증가할수록 흡착된 금 이온의 수가 증가하는 것을 알 수 있다. 이는, TA를 이용한 표면 개질이 금 이온 흡착능을 향상시켰음을 시사하며, 이러한 TA의 표면 개질에 의한 금 이온 흡착능은 빛 존재하에서 현저하게 향상되는 것을 의미한다.6 (a) shows the number (M, mmol/g) of gold ions adsorbed to Comparative Examples (TiO 2 ) and Examples (TA-TiO 2 ) according to the concentration (C, mM) of gold ions in the test solution. It is the result of analysis. As shown, in the case of the comparative example (TiO 2 ), gold ions were not adsorbed regardless of the concentration of gold ions, and in the case of the example Au-TA-TiO 2 (dark) performed under dark conditions, the comparative example (TiO 2 ) Although more gold ions were adsorbed, as the amount of gold ions in the test solution increased, more than 2 mmol/g gold ions could not be adsorbed, and Au-TA-TiO 2 (1- sun) shows that the number of adsorbed gold ions increases as the amount of gold ions in the test solution increases. This suggests that the surface modification using TA improved the gold ion adsorption capacity, and this means that the gold ion adsorption capacity by the surface modification of TA was remarkably improved in the presence of light.

도 6의 (b)는 Lineweaver-Burk plot을 통해 산출된 비교예(TiO2) 및 실시예(TA-TiO2)의 단위 질량 당 흡착된 금 이온의 이론적 최대수(qmax, mmol/g)를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 암 조건 하에서 수행된 비교예인 TiO2의 qmax는 0.018 mmol/g였으며, 암 조건 하에서 수행된 실시예인 TA-TiO2의 qmax는 0.196 mmol/g으로 TiO2의 qmax보다 증가하였다. 이로부터 TA 코팅이 흡착능을 향상시킨다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 암 조건 대비 명 조건 하에서 TA-TiO2의 qmax는 1-sun 조건에서 22.2 배 (4.335 mmol/g) 증가하였다.6 (b) shows the theoretical maximum number of adsorbed gold ions per unit mass of Comparative Example (TiO 2 ) and Example (TA-TiO 2 ) calculated through Lineweaver-Burk plot (q max , mmol/g) is a diagram showing As shown, the q max of TiO 2 as a comparative example performed under dark conditions was 0.018 mmol/g, and q max of TA-TiO 2 as an example performed under dark conditions was 0.196 mmol/g, which is higher than the q max of TiO 2 . increased. From this, it was confirmed that the TA coating improves the adsorption capacity. In addition, the q max of TA-TiO 2 was increased by 22.2 times (4.335 mmol/g) in the 1-sun condition under the light condition compared to the dark condition.

도 7은 시험 전 실시예(TA-TiO2), 명 조건 하 금 이온 흡착 시험 후의 실시예(Au-TA-TiO2(1-sun)) 및 금 이온 탈착 시험 후 실시예((Au-TA-TiO2 After desorption)의 XRD 분석 결과이다. 도시된 바와 같이, 시험 전 실시예(TA-TiO2), 명 조건 하 금 이온 흡착 시험 후의 실시예(Au-TA-TiO2(1-sun)) 및 금 이온 탈착 시험 후 실시예((Au-TA-TiO2 After desorption)의 모든 XRD 패턴에서 TiO2의 피크가 존재하는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 실시예(TA-TiO2)는 단순 산처리를 통해 흡착제의 손실 없이 쉽게 금 회수가 가능함을 알 수 있다.7 shows the example before the test (TA-TiO 2 ), the example after the gold ion adsorption test under light conditions (Au-TA-TiO 2 (1-sun)), and the example after the gold ion desorption test ((Au-TA) -TiO 2 After desorption) As shown, the example before the test (TA-TiO 2 ), the example after the gold ion adsorption test under light conditions (Au-TA-TiO 2 (1-sun)) ) and after the gold ion desorption test (Au-TA-TiO 2 After desorption), it can be seen that the peak of TiO 2 exists in all XRD patterns. Through this, the example (TA-TiO 2 ) is a simple It can be seen that gold can be easily recovered without loss of adsorbent through acid treatment.

도 8은 탄닌(TA), 비교예(TiO2) 및 실시예(TA-TiO2)에 대한 형광 수명 분석 결과이다. 이때, 탄닌(TA)는 추가 비교예이다. 도시된 바와 같이, 추가 비교예(TA)와 비교예(TiO2)에 비해 실시예(TA-TiO2) 샘플에서 여기된 전자의 수명이 더 길게 나오는 것을 알 수 있다. 추가 비교예(TA)의 경우 여기된 전자의 수명이 0.896 ns, 비교예(TiO2)의 경우 163.4 ns, 실시예(TA-TiO2)의 경우 362.1 ns로 나왔으며, 이를 통해 반도체 입자 상에 폴리페놀계 화합물을 코팅함으로써 여기된 전자의 수명을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.8 is a fluorescence lifetime analysis results for tannins (TA), comparative examples (TiO 2 ) and examples (TA-TiO 2 ). At this time, tannin (TA) is a further comparative example. As shown, it can be seen that the lifetime of the excited electrons in the sample (TA-TiO 2 ) is longer than that of the additional comparative example (TA) and the comparative example (TiO 2 ). In the case of the additional comparative example (TA), the lifetime of the excited electrons was 0.896 ns, in the case of the comparative example (TiO 2 ), 163.4 ns, and in the case of the embodiment (TA-TiO 2 ) was 362.1 ns, through which the semiconductor particles were It can be seen that the lifetime of the excited electrons can be improved by coating the polyphenol-based compound.

도 9는 비교예(TiO2) 및 실시예(TA-TiO2)의 광조사 유무에 따른 금속 선택성 변화에 대하여 분석한 결과이다. 비교예(TiO2)의 경우 암 조건 하에서 철 이온을 제외한 다른 이온들을 전혀 흡착시키지 못했으며, 철 이온의 경우 40 %에 가까운 흡착률을 보였다. 실시예(TA-TiO2)의 경우 암 조건 하에서 금 이온 흡착률이 증가하였고, 명 조건 하에서는 금 이온 흡착률이 100 %에 가까운 값을 보이며 철 이온의 경우 10 %까지 흡착률이 감소함을 확인하였다. 이를 통해 실시예(TA-TiO2)의 경우 명 조건 하에서 금 이온에 대한 흡착력 및 선택성이 높음을 알 수 있다. 9 is a result of analyzing the metal selectivity change according to the presence or absence of light irradiation in Comparative Examples (TiO 2 ) and Examples (TA-TiO 2 ). In the case of the comparative example (TiO 2 ), ions other than iron ions were not adsorbed at all under dark conditions, and the adsorption rate of iron ions was close to 40%. In the case of Example (TA-TiO 2 ), it was confirmed that the gold ion adsorption rate was increased under dark conditions, and the gold ion adsorption rate was close to 100% under light conditions, and the iron ion adsorption rate decreased to 10%. did. Through this, it can be seen that in the case of Example (TA-TiO 2 ), the adsorption power and selectivity for gold ions are high under light conditions.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific matters and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (14)

반도체 입자; 및 상기 반도체 입자의 표면에 코팅된 폴리페놀계 화합물;을 포함하며, 광조사에 의해 금이온을 선택적으로 흡착하는 것을 특징으로 하는 금이온 흡착제.semiconductor particles; and a polyphenol-based compound coated on the surface of the semiconductor particles, wherein the gold ion adsorbent is characterized in that it selectively adsorbs gold ions by irradiation with light. 제 1항에 있어서,
상기 반도체 입자의 전도대(conduction band) 최소 에너지 레벨(energy level)은 상기 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 레벨 보다 높되, 상기 반도체 입자의 가전자대(valence band)의 최소 에너지 레벨은 상기 폴리페놀계 화합물의 최소 HOMO 에너지 레벨 보다 낮은 것을 특징으로 하는 금이온 흡착제.
The method of claim 1,
A minimum energy level of a conduction band of the semiconductor particle is higher than a minimum highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level of the polyphenol-based compound, and a minimum energy level of a valence band of the semiconductor particle. is lower than the minimum HOMO energy level of the polyphenolic compound.
제 2항에 있어서,
상기 폴리페놀계 화합물의 HOMO(highest occupied molecular orbital)로부터 상기 반도체 입자의 전도대(conduction band)로 전자가 여기되는 것을 특징으로 하는 금이온 흡착제.
3. The method of claim 2,
The gold ion adsorbent, characterized in that electrons are excited from a highest occupied molecular orbital (HOMO) of the polyphenol-based compound to a conduction band of the semiconductor particles.
제 1항에 있어서,
상기 폴리페놀계 화합물은 카테콜기, 갈로일기, 카테콜기 함유 작용기 및 갈로일기 함유 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 금이온 흡착제.
The method of claim 1,
The polyphenol-based compound will include any one or two or more selected from the group consisting of a catechol group, a galloyl group, a catechol group-containing functional group, and a galloyl group-containing functional group.
제 1항에 있어서,
상기 폴리페놀계 화합물은 탄닌계 화합물 및 폴리도파민계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 금이온 흡착제.
The method of claim 1,
The polyphenol-based compound is any one or two or more gold ion adsorbents selected from the group consisting of tannin-based compounds and polydopamine-based compounds.
제 5항에 있어서,
상기 탄닌계 화합물은 탄닌산(tannic acid), 갈로탄닌(gallotannin) 및 엘라지탄닌(ellagitannins)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 금이온 흡착제.
6. The method of claim 5,
The tannin-based compound is any one or two or more gold ion adsorbents selected from the group consisting of tannic acid, gallotannin, and ellagitannins.
제 1항에 있어서,
상기 반도체 입자의 반도체가 실리콘 게르마늄, 금속 산화물 또는 금속 질화물인 금이온 흡착제.
The method of claim 1,
A gold ion adsorbent wherein the semiconductor of the semiconductor particles is silicon germanium, metal oxide or metal nitride.
제 7항에 있어서,
상기 금속 산화물이 TiO2, ZnO2, ZnO, CaTiO, WO3, SnO2, MoO3, Fe2O3, InP, GaAs, BaTiO3, KNbO3, SrTiO3 및 Ta2O5로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 금이온 흡착제.
8. The method of claim 7,
The metal oxide is selected from the group consisting of TiO 2 , ZnO 2 , ZnO, CaTiO, WO 3 , SnO 2 , MoO 3 , Fe 2 O 3 , InP, GaAs, BaTiO 3 , KNbO 3 , SrTiO 3 and Ta 2 O 5 . Any one or two or more gold ion adsorbents.
제 7항에 있어서,
상기 금속 질화물이 BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr2N, WN, W2N, Mn6N4, Mn4N, Fe4N, Co4N, Ni4N, V3N, Fe3N, Co3N, Ni3N, Cu3N, Ti2N, Cr2N, Mn2N, Fe2N, Co2N, ThN2 및 WN2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 금이온 흡착제.
8. The method of claim 7,
The metal nitride is BN, AlN, GaN, InN, CrN, Cr 2 N, WN, W 2 N, Mn 6 N 4 , Mn 4 N, Fe 4 N, Co 4 N, Ni 4 N, V 3 N, Fe Any one or two selected from the group consisting of 3 N, Co 3 N, Ni 3 N, Cu 3 N, Ti 2 N, Cr 2 N, Mn 2 N, Fe 2 N, Co 2 N, ThN 2 and WN 2 Gold ion adsorbent above.
제 1항에 있어서,
상기 반도체 입자의 평균 직경은 10 nm 내지 10 ㎛인 금이온 흡착제.
The method of claim 1,
The average diameter of the semiconductor particles is 10 nm to 10 ㎛ gold ion adsorbent.
제 1항 내지 제 10항에서 선택되는 어느 한 항의 금이온 흡착제를 이용하여 금이온을 금속성 금(metallic Au)으로 회수하는 방법.A method for recovering gold ions as metallic Au by using the gold ion adsorbent of any one of claims 1 to 10. 제 11항에 있어서,
상기 방법은 금이온을 포함하는 용액에 금이온 흡착제를 넣고 광을 조사하는 단계를 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The method includes putting a gold ion adsorbent into a solution containing gold ions and irradiating light.
제 12항에 있어서,
상기 광은 400 ㎚ 이하의 파장 영역을 가지는 자외선을 포함하는 방법.
13. The method of claim 12,
wherein the light comprises ultraviolet light having a wavelength region of 400 nm or less.
제 11항에 있어서,
상기 방법은 금속성 금(metallic Au)이 형성된 금이온 흡착제를 침출 용액에 넣어 금이온 흡착제로부터 금속성 금을 탈착시키는 단계를 포함하는 방법.
12. The method of claim 11,
The method comprising the step of desorbing metallic gold from the gold ion adsorbent by placing a gold ion adsorbent having metallic Au formed thereon into a leaching solution.
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