Promotionsarbeiten
Structural clarification of the complexation of actinides and lanthanides by organic extraction agents
Das Promotionsthema ist Teil des vom BMBF geförderten SE-FLECX-Projektes („Selektive Flüssig-Flüssig-Extraktion von Lanthaniden und Actiniden durch präorganisierte Calixarene“). Hintergrund ist der gestiegene und voraussichtlich weiter steigende Bedarf an seltenen Erden. Aufgrund einer politisch bedingten Ressourcenknappheit sollen seltene Erden aus bereits stillgelegten und neu erschlossenen Minen gefördert werden. Das gewonnene Erz beinhaltet neben den Lanthaniden zahlreiche andere Bestandteile. Dazu zählen mitunter die Actinide Thorium und Uran. Das Projekt zielt darauf ab eine kostengünstige und umweltfreundliche Methode zu entwickeln, welche die Actinide von den Lanthaniden abtrennt und somit deren Entfernung gewährleistet.
Eine weitere Zielsetzung des Projektes ist die Auftrennung der einzelnen Lanthanide, was aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Ähnlichkeiten eine Herausforderung darstellt. Die entwickelten Methoden sollen schließlich in den industriellen Maßstab überführt werden und auf ihre Effektivität hin geprüft werden.
Die Abtrennung der Actinide sowie die Auftrennung der einzelnen Lanthanide sollen mithilfe von Calixarenen erfolgen. Dabei handelt es sich um makrozyklische Verbindungen bestehend aus para-substituierten Phenoleinheiten. Die para-Substitution bildet den sogenannten upper rim und bestimmt die Löslichkeit des Moleküls. Die Hydroxygruppen bilden den lower rim und dienen entweder direkt als Komplexierungsstelle oder können funktionalisiert werden, um die Selektivität des Calixarens einzustellen. Die Anwendung der Calixarene erfolgt mithilfe der Lösungsmittelextraktion.
Hauptaugenmerk der Promotionsarbeit liegt auf der strukturellen Aufklärung der gebildeten Metall-Calixaren-Komplexe. Dafür soll ein breites Methodenspektrum eingesetzt werden, wozu unter anderem spektroskopische Untersuchungen wie TRLFS, NMR, Mikrokalorimetrie, ATR FT-IR, EXAFS und ESI-TOF zählen.
