Development of low-temperature reductional segregation and molding technique of heavy metals using borate flux.

• Project/Area Number: 16K05946
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Inorganic industrial materials
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: TSUYUMOTO Isao 金沢工業大学, バイオ・化学部, 教授 (60282571)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: ホウ酸ナトリウム / アルミノシリケート / 水素還元 / フラックス / 粘土鉱物 / 炭素繊維 / シリコン / モンモリロナイト / 状態図 / 無機工業化学 / 化学プロセス / 水素 / 材料加工 / 省エネルギー

Outline of Final Research Achievements

Reductional deposition of trace amount of iron from aluminosilicate materials has been found to be promoted by heating with sodium borate as a flux in hydrogen at 950°C. This technique using the borate flux was applied to the reductional segregation of trace heavy metals from other clay minerals and the graphitization of carbon materials. It was found to allow silicon deposition from montmorillonite and the graphitization of carbon materials at much lower temperatures than the conventional methods.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々が確立したホウ酸ナトリウムを融剤として用いて焼成し還元析出や結晶化を促進する技術を用いることにより，従来の工業プロセスよりも低い温度での合成が可能になる。現在，ケイ素の製造は酸化ケイ素を原料に炭素を還元剤として加熱することにより行われているが，水素を還元剤として1000℃以下での製造が可能になれば，省エネルギー，炭酸ガス排出削減に大きく寄与できる。また，炭素材料の黒鉛化を低温で進めることにより，炭素繊維の製造コストの削減も可能になる。

Research Products

• [Journal Article] Development and Educational Practice of Powder X-ray Diffraction / Rietveld Method by using Excel 粉末X線回折/リートベルト法のExcelによる開発とその教育的活用 (2019)
  • Author(s): Isao Tsuyumoto
  • Journal Title: KIT Progress 工学教育研究 Volume: 27 Pages: 11-20
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High flame retardancy of amorphous sodium silicate on poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) (2018)
  • Author(s): Isao Tsuyumoto
  • Journal Title: Polymer Bulletin Volume: 75 Issue: 11 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1007/s00289-018-2311-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Facile Synthesis of Nanocrystalline Hexagonal Tungsten Trioxide from Metallic Tungsten Powder and Hydrogen Peroxide (2018)
  • Author(s): Isao Tsuyumoto
  • Journal Title: Journal of the American Ceramic Society Volume: 101 Issue: 2 Pages: 509-514
  • DOI: 10.1111/jace.15250
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Calculation of the Madelung Constant as a Problem Based Learning in 'Interdisciplinary Studies of Applied Chemistry (2018)
  • Author(s): Isao Tsuyumoto
  • Journal Title: KIT Progress Volume: 26 Pages: 221-229
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ホウ酸塩を使った新規難燃技術 ―紙，木綿の難燃化から不燃木材の開発まで― (2017)
  • Author(s): 露本伊佐男
  • Journal Title: 月刊ファインケミカル Volume: 46 Pages: 27-33
• [Journal Article] 特集先端材料の創製と実用化 ポリホウ酸ナトリウム水溶液の含浸，塗布による新しい難燃化技術 (2017)
  • Author(s): 露本伊佐男
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 68 Pages: 19-25
• [Journal Article] Characterization by X-ray Diffraction of Non c-axis Epitaxial Bi2Sr2CaCu2O8+ Thin Films (2016)
  • Author(s): K. Endo, S. Arisawa, T. Kaneko, I. Tsuyumoto, Y. Tateno and P. Badica
  • Journal Title: IEEE Transactions of Applied Superconductivity Volume: 26 Issue: 3 Pages: 7500104-7500104
  • DOI: 10.1109/tasc.2016.2529005
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] リン酸ホウ素の混練による難燃性ポリプロピレンの開発 (2018)
  • Author(s): 後藤史樹，露本伊佐男
  • Organizer: 日本セラミックス協会北陸支部秋季研究発表会
• [Presentation] 非晶質ホウ酸ナトリウムによる難燃化とウレタンフォームへの適用事例 (2018)
  • Author(s): 露本伊佐男
  • Organizer: 技術情報協会セミナー「断熱材料の熱物性の計測・制御と難燃性の付与技術」
  • Invited
• [Presentation] 白華を低減した難燃木材の開発 (2018)
  • Author(s): 若山恵英，露本伊佐男，吉井良介
  • Organizer: 日本建築学会大会
• [Presentation] リン酸ホウ素の合成と高分子材料の難燃剤への応用 (2018)
  • Author(s): 後藤史樹・露本伊佐男
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 非晶質ホウ酸ナトリウムによる難燃化とウレタンフォームへの適用事例 (2017)
  • Author(s): 露本伊佐男
  • Organizer: 断熱材料の熱物性の計測・制御と難燃性の付与技術（技術情報協会セミナー）
  • Place of Presentation: 東京・技術情報協会
  • Year and Date: 2017-03-14
  • Invited
• [Presentation] 有機モンモリロナイトの混練によるEVA樹脂の難燃化 (2017)
  • Author(s): 松本康平・露本伊佐男
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ2017
• [Presentation] ケイ酸塩鉱物の水素還元による単体ケイ素の析出 (2017)
  • Author(s): 服部真生・露本伊佐男
  • Organizer: 第20回日本セラミックス協会北陸支部秋季研究発表会
• [Presentation] Preparation of c-Axis and Non-c-Axis Oriented Thin Films of Bi-based Oxide Superconductor by MOCVD Targeting Power Electronics Application (2016)
  • Author(s): S. Kawai, T. Tsuchiya, S. Arisawa, Y. Tateno, I. Tsuyumoto, P. Badica and K. Endo
  • Organizer: 26th Annual Meeting of MRS-J
  • Place of Presentation: Yokohama Port Opening Plaza, Kanagawa, Japan
  • Year and Date: 2016-12-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 非晶質ケイ酸塩によるEVAの難燃化 (2016)
  • Author(s): 松本 康平・桑田 怜・露本 伊佐男
  • Organizer: 第19回日本セラミックス協会北陸支部秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 福井・アオッサ
  • Year and Date: 2016-11-18
• [Presentation] プラズマ照射による樹脂と金属の直接接合 (2016)
  • Author(s): 和田倫明・露本伊佐男・遠藤和弘
  • Organizer: 第19回日本セラミックス協会北陸支部秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 福井・アオッサ
  • Year and Date: 2016-11-18
• [Presentation] プラズマ照射による金属と樹脂の直接接合 (2016)
  • Author(s): 和田倫明・露本伊佐男・遠藤和弘
  • Organizer: 第6回CSJ化学フェスタ2016（日本化学会主催）
  • Place of Presentation: 東京・タワーホール船堀
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] Preparation by MOCVD and Evaluation of Bi-based Copper Oxide Superconductor Films toward Power Electronics Module Application (2016)
  • Author(s): S. Kawai, T. Tsuchiya, S. Arisawa, Y. Tateno, I. Tsuyumoto, P. Badica and K. Endo
  • Organizer: 1st Asian ICMC (International Cryogenic Materials Conference) and CSSJ (Cryogenics and Superconductivity Society of Japan) 50th Anniversary Conference
  • Place of Presentation: Kanazawa Kageki-za, Kanazawa, Japan
  • Year and Date: 2016-11-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ホウ酸塩による新しい難燃化技術 －集成材からウレタンフォームまで－ (2016)
  • Author(s): 露本伊佐男
  • Organizer: 新技術説明会（科学技術振興機構主催）
  • Place of Presentation: 東京・JST東京本部別館
  • Year and Date: 2016-09-08
  • Invited
• [Presentation] パワーエレクトロニクス応用に向けたBi系酸化物MOCVD膜の配向制御 （第2報） (2016)
  • Author(s): 河合 伸哉・和田 倫明・土屋 哲男・有沢 俊一・露本 伊佐男・舘野 康史・Petre Badica・遠藤 和弘
  • Organizer: 日本セラミックス協会 第29回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島・広島大学
  • Year and Date: 2016-09-07
• [Presentation] ホウ酸塩を利用したポリウレタンフォームの新しい難燃化技術 (2016)
  • Author(s): 露本伊佐男
  • Organizer: ポリウレタンフォームの配合設計と規制対応（技術情報協会セミナー）
  • Place of Presentation: 東京・技術情報協会
  • Year and Date: 2016-06-21
  • Invited
• [Book] 発泡樹脂，多孔性樹脂の高強度化と応用技術 (2018)
  • Author(s): 露本伊佐男
  • Total Pages: 378
  • Publisher: 技術情報協会
  • ISBN: 9784861047060
• [Book] 基礎から学ぶ機器分析化学 (2016)
  • Author(s): 井村久則，樋上照男，露本伊佐男ほか
  • Total Pages: 250
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] 金沢工業大学バイオ・化学部応用化学科露本研究室
  • URL: http://www2.kanazawa-it.ac.jp/eco/
• [Remarks] 金沢工業大学研究室ガイド バイオ・化学部応用化学科露本研究室
  • URL: https://kitnet.jp/laboratories/labo0153/index.html?_ga=2.234268574.1064822601.1557207681-411643603.1549946079
• [Remarks] 金沢工業大学バイオ・化学部応用化学科露本研究室
  • URL: http://www2.kanazawa-it.ac.jp/eco/index.html