Electrochemically Controlled Metal Separation and Reduction at Polarized Liquid-Liquid Interfaces

Julkaisun otsikon käännös: Sähkökemiallisesti kontrolloitu metallin uutto- ja pelkistysreaktiot polarisoidulla neste-neste-rajapinnalla

Eemi Nieminen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Hydrometallurgia ja siihen kiinteästi liittyvä neste-neste-uutto on laajasti käytössä oleva menetelmä, jonka avulla lukuisia metalleja voidaan puhdistaa liuotetun malmin epäpuhtauksissa. Neste-neste-uutossa liuokseen, johon malmi on vahvoilla hapoilla liuotettu, yhdistetään siihen liukenematon orgaaninen faasi, joka sisältää ionispesifin ligandin, joka uuttaa halutun metallin, jolloin metalli separoituu ja puhdistuu epäpuhtauksista. Neste-neste-rajapintaa voidaan myös käyttää helposti toistettavana templaattina bifaasiseen metallinsaostukseen, jossa elektronien donori on varastoitu orgaaniseen ja pelkistyvä metallikationi vesifaasiin. Tässä väitöskirjassa sähkökemiallisesti tehostettuja metallin uutto- ja pelkistysreaktioita tutkittiin neste-neste-rajapinnoilla. Käytännössä, kun kaksi toisiinsa liukenematonta nestemäistä elektrolyyttiliuosta tuodaan toistensa kosketuksiin niiden sisältäessä yhteisen ionin, ne muodostavat standardin siirtopotentiaalin karakterisoiman potentiaalieron, joka voi toimia ionien siirto- ja pelkistysreaktioiden ajavana voimana. Tekemämme uuttokokeet osoittivatkin, että joillakin metalli-ligandi-pareilla vain potentiaalin määräävän ionin lisääminen elektrolyyttiliuoksiin mahdollisti metallin uuton, mitä ei voitu havaita edes nelielektrodikennolla tehdyllä syklisellä voltammetrialla. Cu2+:n pelkistystä ja nanopartikkelien nukleaatiota neste-neste-rajapinnalla tutkittiin pyyhkäisevällä sähkökemiallisella mikroskopialla (SECM) sekä mikropipetin kärkeen muodostetun rajapinnalla tehdyn neliöaaltovoltammetrian avulla. SECM:ssä substraattirajapinnalla tapahtuvaa TCNQ--välitteistä pelkistysreaktiota tutkittiin Pt-ultramikroelektrodin avulla, jolloin pelkistyminen pystyttiin havaitsemaan positiivisena vastesilmukkana. SWV-kokeissa pystyttiin havaitsemaan pelkistysreaktion molemmat vaiheet erillisinä aaltoina, mitä ei voitu yhtä helposti havaita syklisessä voltammetriassa. Analysoimalla kokeelliset SECM- ja SWV-tulokset elementtimenetelmäsimulaatioiden avulla hapetus-pelkistysreaktion kineettisille vakioille pystyttiin arvioimaan arvo, mikä on tärkeää nukleaatiomekanismin ymmärtämisessä sekä mahdollisesti partikkelien kasvun kontrolloimisessa.
Julkaisun otsikon käännösSähkökemiallisesti kontrolloitu metallin uutto- ja pelkistysreaktiot polarisoidulla neste-neste-rajapinnalla
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Murtomäki, Lasse, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1376-1
Sähköinen ISBN978-952-64-1377-8
TilaJulkaistu - 2023
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • neste-neste-rajapinnat
  • sähkökemia
  • potentiaalin määräävät ionit
  • metallin pelkistys
  • mikropipetti

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Sähkökemiallisesti kontrolloitu metallin uutto- ja pelkistysreaktiot polarisoidulla neste-neste-rajapinnalla'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä