Электрохимическое (со)осаждение лантана и кобальта из растворов на основе триметилфосфата

Понимание процесса (со)осаждения лантаноидов является важным шагом к возможности их эффективного рециклинга и электрохимического формирования материалов на основе лантаноидов. Растущий интерес к органическим ионным системам, таким как ионные жидкости, обусловлен их превосходными физико-химическими свойствами, в частности – нелетучестью, термической и электрохимической стабильностью. Кроме того, органические ионные системы могут использоваться для экстракции лантаноидов. Таким образом, комбинированный процесс экстракции и электроосаждения имеет хорошие практические перспективы. В этой работе мы исследовали электрохимическое (со)осаждение лантана и кобальта из растворов на основе триметилфосфата (ТМФ). Показано, что при катодной поляризации Pt электрода в растворе Co(II) в ТМФ формируется зернистый осадок Co, в то время как в растворе La(III) в ТМФ осаждение La не наблюдали. Однако вольтамперометрические данные и данные микроскопии и элементного анализа указывают на то, что в растворе, содержащем как La(III), так и Co(II), происходит электрохимическое соосаждение Co и La. Сделан вывод, что в присутствии Co(II) в ТМФ происходит индуцирование электровосстановления ионов La(III).

1. Rudnev A. V. Electrodeposition of lanthanides from ionic liquids and deep eutectic solvents // Russian Chemical Reviews. ‒ 2020. ‒ V. 89, № 12. ‒ P. 1463-1482.

2. Sebastián P., Climent V., Feliu J. M., Gómez E. Ionic Liquids in the Field of Metal Electrodeposition // Encyclopedia of Interfacial Chemistry: Surface Science and Electrochemistry / Wandelt K.Elsevier, 2018. ‒ P. 690-700.

3. El-Nadi Y. A. Effect of diluents on the extraction of praseodymium and samarium by Cyanex 923 from acidic nitrate medium // Journal of Rare Earths. ‒ 2010. ‒ V. 28, № 2. ‒ P. 215-220.

4. Lee M.-S., Lee J.-Y., Kim J.-S., Lee G.-S. Solvent extraction of neodymium ions from hydrochloric acid solution using PC88A and saponified PC88A // Separation and Purification Technology. ‒ 2005. ‒ V. 46, № 1. ‒ P. 72-78.

5. Yoon S. J., Lee J. G., Tajima H., Yamasaki A., Kiyono F., Nakazato T., Tao H. Extraction of lanthanide ions from aqueous solution by bis(2-ethylhexyl)phosphoric acid with roomtemperature ionic liquids // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. ‒ 2010. ‒ V. 16, № 3. ‒ P. 350-354.

6. Rout A., Venkatesan K. A., Srinivasan T. G., Vasudeva Rao P. R. Extraction and third phase formation behavior of Eu(III) IN CMPO–TBP extractants present in room temperature ionic liquid // Separation and Purification Technology. ‒ 2011. ‒ V. 76, № 3. ‒ P. 238-243.

7. Bagri P., Luo H., Popovs I., Thapaliya B. P., Dehaudt J., Dai S. Trimethyl phosphate based neutral ligand room temperature ionic liquids for electrodeposition of rare earth elements // Electrochemistry Communications. ‒ 2018. ‒ V. 96. ‒ P. 88-92.

8. Matsumiya M., Kikuchi Y., Yamada T., Kawakami S. Extraction of rare earth ions by tri-n-butylphosphate/phosphonium ionic liquids and the feasibility of recovery by direct electrodeposition // Separation and Purification Technology. ‒ 2014. ‒ V. 130. ‒ P. 91-101.

9. Krishna G. M., Rout A., Venkatesan K. A. Voltammetric investigation of some lanthanides in neutral ligand-ionic liquid // Journal of Electroanalytical Chemistry. ‒ 2020. ‒ V. 856. ‒ P. 113671.

10. Xu X., Sturm S., Zavasnik J., Rozman K. Z. Electrodeposition of a Rare-Earth Iron Alloy from an Ionic-Liquid Electrolyte // ChemElectroChem. ‒ 2019. ‒ V. 6, № 11. ‒ P. 2860-2869.

11. Molodkina E. B., Ehrenburg M. R., Arkhipushkin I. A., Rudnev A. V. Interfacial effects in the electro(co)deposition of Nd, Fe, and Nd-Fe from an ionic liquid with controlled amount of water // Electrochimica Acta. ‒ 2021. ‒ V. 398. ‒ P. 139342.

12. Molodkina E. B., Ehrenburg M. R., Rudnev A. V. Electrochemical Codeposition of Sm and Co in a Dicyanamide Ionic Liquid // Russian Journal of Electrochemistry. ‒ 2022. ‒ V. 58, № 12. ‒ P. 1083-1093.

13. Clavilier J. Flame-annealing and cleaning technique in: A. Wieckowski (Ed.) Interfacial Electrochemistry: Theory, Experimental, and Applications // New York: CRC Press. ‒ 1999. ‒ P. 231-248.

14. Horcas I., Fernandez R., Gomez-Rodriguez J. M., Colchero J., Gomez-Herrero J., Baro A. M. WSXM: A software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology // Review of Scientific Instruments. ‒ 2007. ‒ V. 78, № 1. ‒ P. 013705-8.

15. Kantacha A. N., Wonganawa S. Reaction of Co(II) and tri n-butyl phosphate // Inorganica Chimica Acta. ‒ 1987. ‒ V. 134, № 1. ‒ P. 135-137.