Captura y liberación de CoCl₂ accionada térmicamente

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química de coordinación
• Ciencia de la separación

Sus antecedentes:

• El desarrollo de métodos eficientes y selectivos para la captura de iones metálicos es crucial para la recuperación de recursos y la remediación ambiental.
• Los receptores inmovilizados ofrecen ventajas en los procesos de separación, permitiendo una recuperación y reutilización más fáciles del agente de captura.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de captura y liberación por calor para la captura selectiva de cloruro de cobalto (CoCl2).
• Investigar el mecanismo de unión y la selectividad de un receptor inmovilizado para el cobalto frente a otros metales de transición.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de un receptor neutro inmovilizado basado en dicilohexilacetamida (PS-L) en poliestireno.
• Análisis por difracción de rayos X para determinar la estructura compleja de L·CoCl2.
• Espectroscopia UV-vis y análisis de van't Hoff para estudiar la termodinámica de enlace dependiente de la temperatura.
• Análisis isotérmico de Langmuir-Freundlich para evaluar la selectividad de CoCl2 con respecto a MnCl2 y NiCl2.
• Espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) para cuantificar el enriquecimiento de iones metálicos.
• Cálculos de la teoría de la densidad funcional (DFT) para la validación teórica.

Principales resultados:

• Se identificó un complejo de pares de iones de catión de cobalto hexacoordinado y anión tetraclorocobalto.
• Los estudios termodinámicos indicaron cambios favorables de entalpía y entropía para la unión de cobalto, con valores de ΔH° = 16,5 kJ/mol y ΔS° = 85,0 J/K·mol para PS-L + CoCl2.
• El receptor inmovilizado PS-L demostró selectividad para CoCl2 (K_LF = 88.5 M−1) sobre MnCl2 (52.7 M−1) y NiCl2 (49.7 M−1).
• Se logró un enriquecimiento selectivo de cobalto al 76,6% después de tres ciclos de captura y liberación a partir de una mezcla iónica simulada.
• Los cálculos de DFT corroboraron los hallazgos experimentales, confirmando una mayor unión de Co sobre Mn y Ni al receptor.

Conclusiones:

• La estrategia impulsada por el calor desarrollada permite una captura y liberación eficientes y selectivas de iones de cobalto.
• El receptor inmovilizado exhibe una selectividad significativa para el cobalto, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de separación.
• Este enfoque ofrece un método sostenible para la recuperación y purificación de cobalto a partir de mezclas complejas.