配位子場解析に基づく白金族-硝酸抽出反応のモデル化
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20K15210
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
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| Research Institution | Osaka University (2022-2023)
Japan Atomic Energy Agency (2020-2021) |
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Principal Investigator |
金子 政志 大阪大学, 大学院理学研究科, 講師 (50781697)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 密度汎関数法 / 溶媒抽出 / 錯体化学 / 核分裂生成物 / 元素分離 / 配位結合 / 白金族元素 / 安定度定数 / メスバウアー分光法 / 配位子場解析 |
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| Outline of Research at the Start |
高レベル放射性廃液の減容・資源化に向けて、核分裂生成物として含まれる白金族元素の錯体構造予測・溶媒抽出反応シミュレーションを行う。異なる錯体構造的特徴を有する白金族元素の幾何・電子構造計算に対するベンチマーク研究を行い、硝酸溶液中における安定な白金族元素の錯体種の予測する。最終的には、配位型/イオン対型抽出反応をモデル化し、白金族元素の溶媒抽出分離における分配挙動の予測を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、昨年度までに検討を進めてきた白金族元素及び類似する性質を有する12族元素において、溶液中の錯体のUV-Visスペクトルとの比較や、溶媒抽出反応のモデル化を行った。
まず、Pd(II)について、三座配位子として機能するジグリコールアセトアミド及びその類縁体において、水溶液中の錯体をモデル化し、UV-Visスペクトルの実験値と密度汎関数計算の結果を比較した。その結果、中心の配位元素が硫黄元素、窒素元素、酸素元素の順で、吸収強度が減少する結果となり、実験値の結果を良く再現することに成功した。また、熱力学エネルギーの計算により、安定度定数を見積ったところ、窒素ドナー配位子が最も高い安定度定数を示すことが予測された。
続いて、12族元素Zn(II), Cd(II), Hg(II)について、NTAamide抽出剤による溶媒抽出におけるイオン会合型モデルを構築した。塩化物錯アニオンとプロトン化した抽出剤とのイオン対を密度汎関数計算によりモデリングし、錯生成反応及び水-有機相分配反応の平衡定数を見積ることにより、分配比を予測した。その結果、分配比は、Zn(II), Cd(II), Hg(II)の順に増加し、実験値の傾向を見事に再現した。
上記の成果は、学会及び論文出版により発表を行った。
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Report
(4 results)
Research Products
(23 results)
