Dieses Essential bietet eine prägnante und umfassende Übersicht über die Elemente der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, auch Borgruppe oder Erdmetalle genannt. Alle Elemente dieser Gruppe, mit Ausnahme des vor etwa zehn Jahren erstmals erzeugten Ununtriums, wurden erst im 19. Jahrhundert entdeckt. Obwohl Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall ist, blieb es in elementarer Form lange verborgen. Gallium, Indium und Thallium sind dagegen sehr selten. Die Elemente dieser Gruppe ändern ihren Charakter teils stark von Halbmetall (Bor) über das allgegenwärtige Aluminium hin zu tiefschmelzenden Schwermetallen (Gallium, Indium und Thallium) und zu einem möglicherweise leichtflüchtigen und gelegentlich anionisch auftretenden Metall (Ununtrium).
Aktualisiert: 2023-07-02
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Aktualisiert: 2023-07-02
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Aktualisiert: 2023-07-02
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Im Mittelpunkt dieser Dissertation steht die Entwicklung eines Verfahrenskonzepts zur weitgehenden Rückgewinnung von Indium und Gallium aus Elektronikschrott. Aufgrund der hohen Bedeutung von Indium und Gallium für technologische Anwendungen und des gleichzeitigen Versorgungsrisikos für beide Metalle in Europa, besteht auf Seiten von Politik und Wirtschaft ein hohes Interesse an der Ausarbeitung von entsprechenden Recyclingstrategien. Das hier vorgestellte Konzept soll die bestehenden Recyclingrouten für Elektronikschrott jedoch nicht ersetzen, sondern ergänzen und damit zu einem ganzheitlichen Elektronikschrottrecycling beitragen. Stellvertretend für Elektronikschrott und andere komplex zusammengesetzte Rohstoffquellen dienten in dieser Arbeit entsorgte Smartphones als Ausgangsmaterial zur Rückgewinnung von Indium und Gallium. Im ersten experimentellen Teil wird bestätigt, dass Indium während der Pyrolyse vollständig über Halogenierung und Gasphasentransport vom Rest des Materials separiert werden kann. Durch die Verflüchtigung der Kunststofffraktion kann eine Massenabnahme des Einsatzguts von bis zu 30% erzielt werden. Die damit einhergehende Versprödung des Materials begünstigt zudem eine Weiterverarbeitung des Pyrolyserückstands durch mechanische Verfahren. So wird im zweiten Schritt gezeigt, dass das im Pyrolyserückstand zurückbleibende Gallium gemeinsam mit anderen (kritischen) Technologie- und Edelmetallen durch einen Mahl- und Siebprozess in einer Feinfraktion angereichert werden kann. Für die nachfolgende selektive Extraktion des Galliums aus der erzeugten Feinfraktion erwies sich eine alkalische oxidative Drucklaugung als adäquates Verfahren.
Aktualisiert: 2023-04-27
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Selektive Abtrennung von Gallium aus Produktionsabwässern der Halbleiterindustrie mit Diffusionsdialyse
Aktualisiert: 2023-02-26
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Die Arbeit mit dem Titel “Kristalline und gelöste Intermediate in der ammonothermalen GaN- und InN-Kristallzucht“ beschäftigt sich zunächst mit den gelösten Spezies, die während der ammonosauren GaN-Kristallzucht auftreten. Um diese zu charakterisieren wurde eine Kombination aus NMR-Spektroskopie, DFT-Rechnungen und Molekulardynamiksimulationen eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass ein Hexaammingalliumkomplex vorliegt, der in zweiter Koordinationssphäre von Chloridionen koordiniert wird. Außerdem wurden kristalline Intermediate in der ammononeutralen InN-Kristallzucht synthetisiert und diese mittels Röntgenbeugung, Elementaranalyse und Schwingungsspektroskopie charakterisiert. Dadurch konnten Informationen über das Löslichkeitsverhalten von Indiumsalzen unter den gewählten Synthesebedingungen gewonnen werden. Zuletzt wurde ein Ausblick für die ammonothermale InN-Kristallzucht gegeben. Dazu wurden neue Mineralisatoren und Synthesebedingungen getestet. Durch den Einsatz der neuen Mineralisatoren konnte die ammonothermale InN-Synthese bei niedrigen Temperaturen und Drücken durchgeführt werden.
Aktualisiert: 2022-12-30
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Das Gebiet der metalloiden Cluster bietet Einblicke in den Bereich zwischen molekularen Metallverbindungen und den entsprechenden Metallen in der Festkörperphase. Bedingt durch die Größe der Cluster zeigen diese faszinierende Eigenschaften, welche verschiedenste Anwendungen in allen Bereichen der Naturwissenschaften ermöglichen. Die Eigenschaften zeigen sich dabei in Abhängigkeit der unterschiedlichen Strukturen und Zusammensetzungen, welche die Cluster ausbilden. Durch die eindeutige Charakterisierung der Verbindungen, zumeist mittels Röntgenstrukturanalyse, lassen sich Struktur und Charakteristika der Cluster in Zusammenhang setzen. Um einerseits Aufbauprinzipien entwickeln zu können und andererseits neue Strukturen mit entsprechend neuen Eigenschaften zu erhalten, gilt es das Spektrum an bekannten metalloiden Clustern zu erweitern. Durch die Sonderstellung von Gold, seiner hohen Elektronegativität und der Tendenz, Gold-Gold-Bindungen auszubilden, ist dieses Element prädestiniert für den Einsatz in der Cluserchemie.
Um neue Clusterverbindungen des Goldes zu generieren, wurden im Zuge dieser Arbeit verschiedene Herangehensweisen gewählt. Zum einen wurden Reduktionsmittel bezüglich ihrer Fähigkeit untersucht, metalloide Cluster selektiv zu generieren. Dabei wurde das subvalente GaCp erstmalig zur Darstellung eines metalloiden Goldclusters eingesetzt.
Zum anderen wurden verschiedene Phosphanliganden eingesetzt, um deren Reaktivität und Einfluss auf die ausgebildeten Strukturen zu untersuchen. Dies ermöglichte die Synthese neuer Clusterspezies mit Clusterkernen unterschiedlicher Strukturen aus 7 bis 129 Goldatomen. An der gefundenen Verbindung Au₃₂(ⁿBu₃P)₁₂C₁₈ wurden zudem umfangreiche Leitfähigkeitsuntersuchungen durchgeführt, sowohl an Dünnschichtfilmen als auch an Einkristallen, um den Einfluss der kristallinen Ordnung auf die elektronischen Eigenschaften erstmalig zu quantifizieren.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Aktualisiert: 2022-02-27
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Dieses Essential bietet eine prägnante und umfassende Übersicht über die Elemente der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, auch Borgruppe oder Erdmetalle genannt. Alle Elemente dieser Gruppe, mit Ausnahme des vor etwa zehn Jahren erstmals erzeugten Ununtriums, wurden erst im 19. Jahrhundert entdeckt. Obwohl Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall ist, blieb es in elementarer Form lange verborgen. Gallium, Indium und Thallium sind dagegen sehr selten. Die Elemente dieser Gruppe ändern ihren Charakter teils stark von Halbmetall (Bor) über das allgegenwärtige Aluminium hin zu tiefschmelzenden Schwermetallen (Gallium, Indium und Thallium) und zu einem möglicherweise leichtflüchtigen und gelegentlich anionisch auftretenden Metall (Ununtrium).
Aktualisiert: 2023-03-14
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Dieses Essential bietet eine prägnante und umfassende Übersicht über die Elemente der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, auch Borgruppe oder Erdmetalle genannt. Alle Elemente dieser Gruppe, mit Ausnahme des vor etwa zehn Jahren erstmals erzeugten Ununtriums, wurden erst im 19. Jahrhundert entdeckt. Obwohl Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall ist, blieb es in elementarer Form lange verborgen. Gallium, Indium und Thallium sind dagegen sehr selten. Die Elemente dieser Gruppe ändern ihren Charakter teils stark von Halbmetall (Bor) über das allgegenwärtige Aluminium hin zu tiefschmelzenden Schwermetallen (Gallium, Indium und Thallium) und zu einem möglicherweise leichtflüchtigen und gelegentlich anionisch auftretenden Metall (Ununtrium).
Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-04-04
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