固体-水相互作用の下での金属含水酸化物の沈殿・結晶化の速度機構

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11878083
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 杤山 修 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70005479)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新堀 雄一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90180562)
• Keywords: 金属含水酸化物 / 沈殿生成 / 非晶質含水酸化物 / 熟成 / 水酸化物 / 結晶化 / 速度 / 溶解度

Research Abstract

金属含水酸化物の非晶質から結晶への熟成、結晶化の速度機構を解明するために、これまでにFe(III)の含水酸化物について以下の実験を行い、それぞれに述べるような知見を得た。
(1)Fe(III)の含水酸化物の沈殿生成:溶液条件(pH,イオン強度)を変えて含水酸化物を調整し、非晶質水酸化物またはゲータイト(α・FeOOH)の生成する溶液条件を把握した。この結果は、沈殿の形態が、沈殿生成時の過飽和度と沈殿微粒子の界面過剰エネルギーのバランスによって決まっていると考えることによってうまく説明できる。
(2)固相のキャラクタリゼーション:調製した含水酸化物をX線回折、熱重量・示差熱分析を用いて同定した。さらに非晶質水酸化物とゲータイトの熱重量曲線の違いに着目し、微分熱重量曲線を用いて結晶化度(固相全体に占めるゲータイトの分率)を求める手法を確立した。
(3)Fe(III)の含水酸化物の熟成と結晶化・pH9のアンモニア溶液から得た非晶質含水酸化鉄をpH13の溶液中で熟成して、そのゲータイトへの転移速度を、(2)のように定義した結晶化度を尺度として、温度を変えて測定した。転移速度は固相中の非晶含水酸化鉄の分率の1次に比例し、温度の上昇と共に大きくなる。
この結晶化の速度機構としては、含水酸化鉄の溶解過程や溶解した鉄イオンの析出過程などが律速段階として可能性が高いが、これを明らかにするには更に詳しい検討が必要である。