Probing Surface Interactions of Electrochemically Active Galena Mineral Surface Using Atomic Force Microscopy
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Notice bibliographique
Résumé
Colloidal stability governed by various surface interactions finds wide application in many engineering processes, such as mineral froth flotation. In this work, electrochemical atomic force microscopy (EC-AFM) was employed to modulate the interfacial chemical reaction and simultaneously probe the evolution of surface characteristics (i.e., morphological changes and surface interactions) of electrochemically active galena mineral surface at the nanoscale. Successive potentials (i.e., −0.7, −0.3, 0, 0.1, 0.2, 0.3, and 0.45 V), referred to the Ag/AgCl/3.4 M KCl reference electrode (0.206 V vs standard hydrogen electrode), were respectively held for 20 s on the galena surface. The in-situ topographic imaging demonstrates homogeneous electrochemical oxidation across the mineral surface, leading to slight surface roughening at the potential of 0 V and more pronounced surface roughening at higher potentials (e.g., 0.3 and 0.45 V). The direct force measurements with an octadecyltrichlorosilane (OTS)-functionalized AFM tip show that the magnitude of attractive hydrophobic interaction increased with increasing the applied potential from −0.7 to 0.45 V due to the enhanced surface hydrophobicity, which agrees well with contact angle measurements. Fitted with the extended Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek (DLVO) theory by including the effect of hydrophobic interaction, the decay length of hydrophobic interaction was found to rise from 0.8 to 1.3 nm with increasing the applied potential from −0.7 to 0.45 V. The electrochemical oxidation at 0 V is believed to be the formation of metal-deficient lead sulfide, while the oxidation at 0.45 V arises from the formation of elemental sulfur that is further confirmed by cryo-XPS. The results provide insights into the basic understanding of the interfacial properties and surface interaction mechanisms on electrochemically polarized mineral surface at nanoscale, and the methodology can be extended to many other interfacial electrochemical processes.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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