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Etude électrochimique des métaux précieux Ag, Au et Pd en milieux solvants eutectiques profonds en vue de leur récupération par voie électrochimique

par Soma, Fousseni
Président du jury Yonli, Arsène A.H.
Promoteur Doneux, Thomas ;Bougouma, Moussa
Publication Non publié, 2022-06-23

Thèse de doctorat

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Résumé :

Les solvants eutectiques profonds (SEP) sont une classe relativement récente de solvants possédant des propriétés physico-chimiques attrayantes pour des applications électrochimiques. Ce travail propose une étude fondamentale de l’électrochimie de l'Ag, du Pd et de l'Au dans des SEP en vue de leur récupération à partir de déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE) ou de minerais selon des procédés respectueux de l’environnement.Deux SEP, le chlorure de choline-urée (ChCl-U) et le chlorure de choline-acide oxalique dihydraté (ChCl-Ox), ont été principalement utilisés. Ils se distinguent par un caractère "acide" très marqué pour le second, et légèrement "basique" pour le premier. Afin de démêler les effets de solvants des effets de substrats, trois matériaux différents ont été employés comme électrode de travail, le carbone vitreux, l'or polycristallin et le platine polycristallin. Les voltampérométries cyclique et hydrodynamique, la chonoampérométrie et la chronopotentiométrie à courant nul ont permis de comprendre le comportement électrochimique de Ag, Pd et Au dans ces SEP. Certains dépôts métalliques ont été caractérisés par Microscopie Électronique à Balayage couplé à la Spectroscopie de Rayon-X à Dispersion d’Énergie.L’électrochimie des ions Ag(I) est très peu influencée par la nature du SEP mais plutôt par le matériau d’électrode. Sur électrode d’or, elle est caractérisée par un dépôt très réversible lié à un phénomène de dépôt en sous-tension, contrairement au carbone vitreux et au platine où les dépôts ont nécessité des surtensions de nucléation. La cinétique de dépôt de Ag(0) sur carbone vitreux (GC) est contrôlée en milieu ChCl-U par un mécanisme de nucléation progressive et croissance à 3D contrôlée par diffusion, contrairement au milieu ChCl-Ox où le dépôt s’effectue suivant une nucléation de type instantanée.Le comportement électrochimique des ions Pd(II) dans tous les SEP étudiés est essentiellement contrôlé par la présence des anions chlorures et la disponibilité de protons labiles qui interviennent dans le processus d’adsorption/absorption des hydrures de palladium. Le matériau d’électrode influence fortement la cinétique de dépôt qui est limitée par des processus de nucléation et croissance sur GC et Pt contrairement à l’électrode d’Au où un dépôt en sous tension élimine la barrière de nucléation.La nature de l’électrode, l’acidité du SEP et la nature du donneur de lien H sont des paramètres clés dans l’électrochimie de l’or. Un comportement très distinct est obtenu dans le SEP ChCl-U ; il est attribué à sa nature légèrement "basique" qui influence fortement la spéciation de l'or et donc son comportement électrochimique. Ce travail montre que la spéciation dans ces SEP influence parfois significativement le comportement électrochimique de ces trois métaux et que, malgré la richesse en ions chlorures de l'ensemble des SEP étudiés, cette spéciation n'est pas uniquement déterminée par les équilibres de complexation des métaux par les chlorures. Ces connaissances peuvent être mises à profit pour élaborer des stratégies de récupération sélective des trois métaux précieux par voie électrochimique dans les SEP.