Colegiul de Litere și Știință Chimie și Biochimie

mark

Educaţie

Doctorat, Universitatea din Arizona

Domenii de cercetare

Puține metode analitice sunt cu adevărat specifice pentru o singură specie. În consecință, problemele din analiza chimică implică frecvent o etapă preliminară de separare pentru a izola speciile de interes de constituenții matricei și de interferențele potențiale. Separările chimice joacă un rol la fel de important în multe aplicații pregătitoare și la scară de proces, pregătirea radiofarmaceuticelor de înaltă puritate și reprocesarea combustibilului nuclear uzat reprezentând doar două dintre numeroasele exemple posibile.

În termeni generali, scopul cercetării noastre este de a concepe reactivi, medii și procese îmbunătățite pentru separarea și preconcentrarea ionilor metalici și a moleculelor organice și de a explora chimia fundamentală care stă la baza utilizării lor. Un interes deosebit este dezvoltarea unor abordări benigne din punct de vedere ecologic pentru separările chimice. În acest cadru larg se află două domenii specifice de studiu: lichide ionice la temperatura camerei (RTILs) și fluide supercritice (SCFs). Fluidele supercritice cuprind o clasă unică de solvenți cu proprietăți intermediare între cele ale unui lichid și ale unui gaz.

FIG. 1. Diagrama fazelor pentru dioxidul de carbon.

Lichidele ionice, spre deosebire de SCF sau solvenții moleculari convenționali, constau în întregime din ioni și, ca rezultat, prezintă o mare varietate de proprietăți interesante și utile.

FIG. 2. Un lichid ionic reprezentativ la temperatura camerei: 1-butil-3-metilimidazolium hexafluorofosfat

Ambele clase de solvenți prezintă un potențial enorm ca înlocuitori pentru solvenții organici toxici și volatili folosiți în multe procese de separare, în parte ca urmare a tunabilității lor extraordinare. În cazul SCF-urilor, simpla modificare a temperaturii sau a presiunii poate modifica semnificativ proprietățile solventului fluidului. În mod similar, pentru RTIL, modificări minore în natura cationului sau anionului care conține solventul pot duce la schimbări dramatice în comportamentul său. Această tunabilitate căutăm să o exploatăm în dezvoltarea unor metode îmbunătățite de separare.

Lucrările noastre recente în acest domeniu s-au concentrat pe trei subiecte:

    • Pregătirea și caracterizarea „lichidelor anorganice”, o nouă subclasă de lichide ionice care încorporează cel puțin o componentă anorganică (de exemplu, un anion polioxometalat) și evaluarea utilității lor potențiale în separări.
FIG. 3. Sarea 1-etil-3-metilimidazoliu a anionului Lindqvist.
    • Elucidarea factorilor (de exemplu, cation RTIL și structura anionică) care determină modul de transfer al ionilor metalici dintr-o soluție apoasă într-un lichid ionic în prezența diferitelor tipuri de liganzi (de exemplu, eteri de coroană).
FIG. 4. Moduri posibile de partiționare pentru ioni metalici în sisteme apoase bifazice-RTIL în prezența unui polieter macrociclic.
    • Dezvoltarea alternativelor la fluorurare ca mijloc de îmbunătățire a compatibilității extractanților organici cu dioxidul de carbon supercritic.
FIG. 5. Un acid difosfonic esterificat cu trimetilsililpropil.

Se așteaptă ca progresele în aceste domenii să ofere baza abordărilor „verzi” eficiente și selective pentru separarea ionilor metalici și a moleculelor organice dintr-o varietate de matrice complexe.