Lösen von Metalloxiden in ionischer Flüssigkeit

Die Anwendung von ionischen Flüssigkeiten stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Verarbeitung von Metalloxiden bei niedrigen Temperaturen dar. Dies könnte sowohl für den Abbau von Erzen und Mineralen als auch für das Recycling von (radioaktiven) Abfällen von großer Bedeutung sein und zu erheblichen Energieeinsparungen führen.

Janine Richter untersuchte die Löslichkeit zahlreicher Metalloxide in der maßgeschneiderten ionischen Flüssigkeit Betainiumbis(trifluoromethylsulfonyl)imid ([Hbet][NTf₂]). Dabei handelt es sich um die ersten umfassenden Untersuchungen in wasserfreier Umgebung, was für weitere Schritte in Richtung Folgechemie oder elektrochemischer Metallgewinnung von Bedeutung ist. Durch den Zusatz von Chlorid-Ionen konnte die Löslichkeit vieler Metalloxide gesteigert und auch schwerlösliche Vertreter dieser Stoffklasse zugänglich gemacht werden.

Die Kristallstruktur der resultierenden Komplexverbindung im System Kupfer-[Hbet][NTf₂], [Cu₂(bet)₄(NTf₂)₂][NTf₂]₂, wurde röntgenkristallographisch aufgeklärt. Aufgrund des hohen sterischen Anspruchs von Betain werden unbesetzte Koordinationsplätze in dieser Verbindung durch das schwach koordinierende [NTf₂]⁻-Anion abgesättigt. Anschließend ist die Extraktion der Kupferionen aus den blauen Kristallen durch Überschichten mit der ionischen Flüssigkeit [P₆₆₆₁₄]Cl möglich, wobei das gelbe [CuCl₄]²⁻ in gelöster Form erhalten wird. Dies stellt einen vollständigen Ligandenaustausch der Sauerstoff-Koordinationssphäre um Kupfer und somit vielversprechende Möglichkeiten der Folgechemie ausgehend von Metalloxiden dar.

Die Arbeit wurde mit dem Preis des Dresdner Gesprächskreises der Wirtschaft und der Wissenschaft e. V. unter dem Motto „Rohstoffe der Zukunft – Effizienz und Suffizienz“ gewürdigt. Der Artikel kann in RSC Advances abgerufen werden:

J. Richter, M. Ruck, RSC Adv. 2019, 9, 29699-29710