废旧钽电容器和陶瓷电容器是电子废弃物的重要组成部分,具有报废量大、组分复杂、稀贵金属含量高及回收难度大的特点。目前,废旧钽电容器和陶瓷电容器资源化过程中通常存在着金属回收效率低和易产生二次污染等问题。因此,急需开发高效、环保、具有工业化应用潜力的废旧电容器回收技术。本文针对钽电容器中的有机物、钽、镍铁电极、二氧化硅,陶瓷电容器中的钛酸钡、银、钯、锡、镍等组分特点,提出了“有机物热分解、金属富集-氯化分离及光催化材料制备”的回收思路。通过对有机物热分解、金属富集-氯化分离机理与条件的优化,建立了“氩气热解-物理分离-氯化-真空氮化”回收钽电容器及“氯化-滤取-物理分离”回收陶瓷电容器工艺。同时,在回收工艺的基础上,提出了利用废旧电容器制备光催化材料的新方法,为电子废弃物的高附加值利用提供了新思路。废旧钽电容器回收首先对比了氩气热解和超临界水工艺,选取氩气热解作为分解有机物方式,其中热解温度550 ^oC、保温时间30 min、氩气流速100 ml/min。有机物分解为热解油、热解气和残渣,热解油主要由苯酚和苯同系物组成,热解气主要是碳氢化合物。有机物的热分解遵循自由基理论,即断键-自由基形成-重组。然后采用物理法破碎、筛分及高压静电分选分离镍铁电极和富集钽,钽的回收率和纯度分别达到97.02%和71.35%。对钽富集颗粒进行钽的氯化分离,氯化热力学和动力学分析表明:选取FeCl₂为氯化剂,钽电容器中只有钽与FeCl₂发生氯化反应,且TaCl₅在氯化过程中会以气态形式挥发、分离并冷凝在收集区;钽的氯化过程由化学反应和灰层扩散混合控制。当FeCl₂/钽富集颗粒的质量比为1.5、氯化温度500 ^oC、保温时间120 min时,可以达到最优的钽提取率93.67%。最后以TaCl₅为原料,采用真空氮化法制备了Ta₃N₅和TaO_xN_y光催化剂,且制备的样品具有优异的光催化产H₂性能。利用氮势理论揭示了真空氮化制备氧氮化钽光催化性能增强的机制为:真空提高了系统氮势、促进了活性氮与样品表面的碰撞,实现了有效的氮掺杂。废旧陶瓷电容器回收首先对电容器进行破碎、磁选分离镍粉,然后采用氯化-滤取法回收其中的银、钡和锡。氯化热力学和动力学分析表明:选取NH₄Cl为氯化剂,陶瓷电容器中BaTiO₃、银和锡分别生成BaCl₂、TiO₂、AgCl和SnCl₄。SnCl₄在氯化过程中会以气态形式挥发、分离并冷凝在收集区,而BaCl₂和AgCl可依次通过水和Na₂S₂O₃溶液滤取分离;BaTiO₃、银和锡的氯化过程均由化学反应控制。当氯化温度400 ^oC、保温时间30 min、NH₄Cl/废粉质量比为4时,银、钡和锡的提取率分别达到99.21%、98.76%和99.83%。采用高压静电分选分离钯和TiO₂,钯的分离率和纯度可达到92.36%和70.27%。最后分析TiO₂的组成,表明形成了铌-铅共掺杂钯负载的TiO₂,TiO₂颗粒大小为20-80 nm,钯颗粒约为5 nm,且均匀的负载到TiO₂表面。与纯TiO₂相比,回收样品的可见光吸收能力、电荷分离效率和光催化活性增强。通过密度泛函计算揭示了光催化性能增强的机制为:铌和铅掺杂在样品的带隙中形成了杂质能级,降低了电子跃迁的能量,从而增强了可见光的吸收;钯负载主要将能级引入带隙,接受导带中的激发态电子,实现光生电子和空穴的有效分离。废旧陶瓷电容器多组分自掺杂光催化剂的制备采用一步球磨法制备了铌-铅共掺杂银-钯-锡-镍负载的BaTiO₃,BaTiO₃粒径为100-200 nm,银-钯-锡-镍粒径约为5 nm,且均匀的负载在BaTiO₃表面。当NH₄Cl与废粉质量比为0.5-2,通过氯化-滤取法制备了铌-铅共掺杂钯负载TiO₂/BaTiO₃纳米异质结,异质结大小为20-80 nm,钯颗粒约为5 nm。与纯BaTiO₃和TiO₂/BaTiO₃相比,回收光催化剂的可见光吸收能力、电荷分离效率和光催化活性显著增强。模拟太阳光下,优化后异质结的光催化产H₂速率和RhB降解率分别达到576.8μmolg^-1h^-1和0.29911 min^-1,为P25 TiO₂的11.3和19.1倍,纯TiO₂/BaTiO₃的5.96和8.91倍。通过密度泛函计算揭示了光催化性能增强的机制为:铌和铅掺杂在BaTiO₃的带隙中形成了杂质能级;而在TiO₂/BaTiO₃异质结中,铌和铅掺杂并没有将杂质能级引入带隙,杂质能级主要位于价带顶之上,即提高了价带顶位置。铌和铅掺杂减小了电子跃迁的能量,增强了可见光的吸收。本研究通过理论分析与参数优化建立了废旧钽电容器和陶瓷电容器的回收工艺,为其他废旧电子元器件的资源化提供了一定的理论依据和技术参考。同时,本文提出利用废旧电容器中多组分特点制备自掺杂光催化剂新方法,且制备的催化剂具有优异的光催化性能,实现了电子废弃物的高附加值利用。