Innovative development of highly selective palladium extractant based on diphenol with pincer functions

• Project/Area Number: 18K11705
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: Yamada Manabu 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (90588477)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: ピンサー抽出剤 / パラジウム / 溶媒抽出 / 白金族分離精製 / 二次資源 / 白金族精製 / ピンサー型抽出剤 / パラジウム抽出剤 / 溶媒抽出法 / リサイクル / ピンサー配位子 / 白金族金属 / レアメタル回収

Outline of Final Research Achievements

Our thiodithiophenol-based extractant could extract palladium (Pd(II)) more quickly and efficiently than traditional industrial Pd(II) extractants. Furthermore, it made it is possible to extract most of Pd(II) from undiluted leached solution of spent automotive catalysts. Removal of iron (Fe(III)) from the extracted phase by washing with water then back-extraction with thiourea solution led to recovery of Pd(II) at high purity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

チオジチオフェノールを基本構造とした硫黄原子3個を有する抽出剤が自動車排ガス浄化触媒の浸出原液から効率的にPd(II)を回収することが可能であり、本研究によりPd(II)を分離・回収する一連のプロセスを構築することができた。本研究で開発された抽出剤は、他のリサイクル資源（使用済みの家電製品やスマートフォンなど）に含まれるPd(II)を効率的に回収できる白金族分離剤としての展開も期待できる。

Research Products

• [Journal Article] 鉱物処理の研究から展開した過熱水蒸気による基板リサイクルと溶媒抽出用「抽出剤」に関する研究 (2021)
  • Author(s): 柴山 敦，山田 学，川村 茂，芳賀一寿
  • Journal Title: 金属 Volume: 91 Pages: 863-866
• [Journal Article] Environmentally friendly Pd(II) recovery from spent automotive catalysts using resins impregnated with a pincer-type extractant (2021)
  • Author(s): Yamada M.; Kimura S.; Rajiv Gandhi M.; Shibayama A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 365-365
  • DOI: 10.1038/s41598-020-79614-2
  • NAID: 120007170404
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Recovery of Pd(II) from Leach Solutions of Automotive Catalysts by Solvent Extraction with New Thiophosphate Extractants (2020)
  • Author(s): Yamada, M.; Rajiv Gandhi, M.; Kunda, U. M. R.; Mori, T.; Haga, K.; Shibayama, A.
  • Journal Title: Hydrometallurgy Volume: 191 Pages: 10522-10522
  • DOI: 10.1016/j.hydromet.2019.105221
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Effective Palladium(II) Separation from a Leachate of Automotive Catalysts Using a Pincer-Type Extractant (2021)
  • Author(s): Yamada, M., Ohira, T., Watanabe, N., Shibayama, A
  • Organizer: The Ninth International Conference on Materials Engineering for Resources (ICMR2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pincer型抽出剤等の開発と浮選用捕収剤に向けたマルチコレクターへの研究挑戦 (2021)
  • Author(s): 柴山 敦，山田 学，芳賀 一寿
  • Organizer: 化学工学会 第52回秋季大会（岡山）
  • Invited
• [Presentation] 溶媒抽出用抽出剤から捕収剤への利用を考えたマルチコレクターの開発と浮選効果 (2021)
  • Author(s): 柴山 敦，山田 学，芳賀 一寿
  • Organizer: 資源・素材2021（札幌）
  • Invited
• [Presentation] パラジウムの効果的な回収を目指したピンサー抽出剤担持樹脂の開発 (2020)
  • Author(s): 山田 学，木村 駿，寺境光俊，柴山 敦
  • Organizer: 資源・素材2020（仙台）
• [Presentation] ピンサー配位子の構造的特徴を利用したパラジウム抽出剤の開発 (2019)
  • Author(s): 山田 学
  • Organizer: 資源素材学会東北支部 若手の会
  • Invited
• [Presentation] Development of Pincer-Type Extractant for Separation of Palladium from Leach Liquors of Automotive Catalysts (2019)
  • Author(s): Manabu Yamada, Muniyappan Rajiv Gandhi, Kunda Uma Maheswara Rao, Haga Kazutoshi, Atsushi Shibayama
  • Organizer: World Summit on Advances in Science, Engineering and Technology (Indiana Summit 2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ピンサー機能を有する新規抽出剤の合成とPd(II)に対する抽出特性評価 (2019)
  • Author(s): 渡邉菜央，山田 学，芳賀一寿，柴山 敦
  • Organizer: 一般社団法人資源・素材学会 平成31（2019）年度春季大会
• [Remarks] レアメタル回収のための分離剤の開発（秋田大学広報誌「アプリーレ」No.73）
  • URL: https://www.akita-u.ac.jp/honbu/info/magazine/aprire/newbook/73/index.html#page=27
• [Remarks] 秋田大学大学院理工学研究科附属革新材料研究センター 山田研究室 ホームページ
  • URL: https://www.gipc.akita-u.ac.jp/~supramolchemlab/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 化合物、金属捕収剤および金属抽出剤 (2021)
  • Inventor(s): 柴山 敦，山田 学，芳賀 一寿，趙 佳
  • Industrial Property Rights Holder: 柴山 敦，山田 学，芳賀 一寿，趙 佳
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2021-149785
  • Filing Date: 2021
• [Patent(Industrial Property Rights)] パラジウム抽出剤およびパラジウムの分離方法 (2021)
  • Inventor(s): 山田 学，渡邉 菜央，大平 俊明，柴山 敦
  • Industrial Property Rights Holder: 山田 学，渡邉 菜央，大平 俊明，柴山 敦
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2021-023455
  • Filing Date: 2021