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The trisulfur radical ion S 3 •− controls platinum transport by hydrothermal fluids

Authors :
Elsa Desmaele
Maria A. Kokh
Denis Testemale
Jean-Louis Hazemann
Elena F. Bazarkina
Antonino Marco Saitta
Anastassia Y. Borisova
Clément Laskar
Gleb S. Pokrovski
G. Ferlat
Rodolphe Vuilleumier
Géosciences Environnement Toulouse (GET)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Institut für Geowissenschaften [Potsdam]
Universität Potsdam
Département de Chimie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Matériaux, Rayonnements, Structure (MRS)
Institut Néel (NEEL)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)
Geological Department, Moscow State University
Lomonosov Moscow State University (MSU)
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Geology Department, Moscow State University, Moscow 119992
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of Potsdam = Universität Potsdam
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Matériaux, Rayonnements, Structure (NEEL - MRS)
Processus d'Activation Sélective par Transfert d'Energie Uni-électronique ou Radiatif (UMR 8640) (PASTEUR)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-16-CE31-0017,RADICALS,Les radicaux de soufre et leurs applications pour les ressources minérales, l'évolution des magmas et la géochimie isotopique(2016)
Source :
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, National Academy of Sciences, 2021, 118 (34), pp.e2109768118. ⟨10.1073/pnas.2109768118⟩, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2021, 118 (34), pp.e2109768118. ⟨10.1073/pnas.2109768118⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021.

Abstract

International audience; Platinum group elements (PGE) are considered to be very poorly soluble in aqueous fluids in most natural hydrothermal–magmatic contexts and industrial processes. Here, we combined in situ X-ray absorption spectroscopy and solubility experiments with atomistic and thermodynamic simulations to demonstrate that the trisulfur radical ion S 3 •− forms very stable and soluble complexes with both Pt II and Pt IV in sulfur-bearing aqueous solution at elevated temperatures (∼300 °C). These Pt-bearing species enable (re)mobilization, transfer, and focused precipitation of platinum up to 10,000 times more efficiently than any other common inorganic ligand, such as hydroxide, chloride, sulfate, or sulfide. Our results imply a far more important contribution of sulfur-bearing hydrothermal fluids to PGE transfer and accumulation in the Earth’s crust than believed previously. This discovery challenges traditional models of PGE economic concentration from silicate and sulfide melts and provides new possibilities for resource prospecting in hydrothermal shallow crust settings. The exceptionally high capacity of the S 3 •− ion to bind platinum may also offer new routes for PGE selective extraction from ore and hydrothermal synthesis of noble metal nanomaterials.

Details

ISSN :
10916490 and 00278424
Volume :
118
Database :
OpenAIRE
Journal :
Proceedings of the National Academy of Sciences
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bc3dd290844b198d679349d5759d1759
Full Text :
https://doi.org/10.1073/pnas.2109768118