Vad sker på rostens yta?

Philipp A. Kozin visar i sin avhandling att ojämnheter på ytan har en stor inverkan på adsorptionsreaktioner på järnbaserade mineralers ytor. Denna kunskap kan förbättra våra möjligheter att designa mineralpartiklar för våra industriella behov. Philipp A. Kozin försvarar sina resultat vid Umeå universitet torsdagen den 20 februari.

Järnbaserade mineraler, även kända som rost, är allmänt förekommande i naturen – i mark och atmosfär. De spelar en viktig roll i tekniska tillämpningar. Vanliga produkter där de används är till exempel färg, elektroder och batterier, liksom billiga sorbenter som kan rena stora volymer luft eller vatten.

Det fenomen som ger upphov till de många tillämpningarna som dessa mineraler har är känt som adsorption, det vill säga att molekyler fäster till mineralernas ytor. Adsorption resulterar i utvecklingen av laddning, vilket märks som en liten men mätbar elektrostatisk potential. Denna laddning uppvägs i sin tur av adsorption av motsatt laddade joner, till exempel natrium- och kloridjoner.

I sin avhandling har Philipp A. Kozin använt laboratorietillverkade rostnanopartiklar, goethit, akaganéit samt lepidocrocit av olika form och ytojämnhet för att studera hur ytstruktur, sammansättning och jonslaget påverkar laddningsutveckling på rostpartikelytor av nanostorlek.

– Mitt arbete visar att även om partikelmorfologi och sammansättning har stor inverkan på laddningsutveckling, så har ojämnheter en ännu större, utslagsgivande effekt, säger Philipp A. Kozin.

Ojämnheter på plana ytor tenderar att exponera ytterligare reaktiva säten vid kanterna, vilka kan laddas lättare eftersom de stabiliseras av vattenmolekyler. Under andra förhållanden kan vattenmolekyler lokaliserade i mineralytans porer begränsa spridningen av stora joner och på så sätt dämpa den möjliga laddningsutvecklingen som skulle kunna ha främjats av mindre joner. Detta gäller även för spridning av laddning längs strukturella tunnlar av nanostorlek på exempelvis mineralen akaganéit.

Om disputationen:
Torsdagen den 20 februari försvarar Philipp A. Kozin, kemiska institutionen, Umeå universitet sin avhandling med titeln: Surface charge development at mineral surfaces: the interplay between surface structure, particle morphology and background electrolyte identity. Svensk titel: Uppbyggnaden av laddning på mineralytor: samspelet mellan ytstruktur, partikelmorfologi och bakgrundselektrolyter. Disputationen äger rum klockan 10.00 i sal KB3B1, KBC-huset. Fakultetsopponent är Univ. Prof. Dr. Ir. Michael Kersten, Geoscience Institute, Johannes Gutenberg-University Mainz, Germany. Huvudhandledare är Prof. Jean-François Boily.

För mer information, kontakta gärna:
Philipp A. Kozin, kemiska institutionen vid Umeå universitet
Telefon: 073-848 24 77
E-post: philipp.kozin@chem.umu.se

Avhandlingen är publicerad digitalt