2016 Fiscal Year Research-status Report
EXAFSスペクトルの温度変化測定による有害元素化合物の吸着構造の詳細解析
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15K17792
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 雅人 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (60648195)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | XAFS / 有害元素 / 吸着構造 / 土壌 / ヒ素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、結合の強さによってDebye-Waller(DW)因子の温度依存性が異なることに着目し、種々の温度条件で測定したEXAFSスペクトルの形状変化を量子化学計算に基づく分子動力学(ab initio MD)シミュレーションと併せて解析することで、吸着構造を詳細に決定する手法を確立することを目的としている。
今年度は最終的に土壌試料への適用を目指しているため、土壌に広く存在する非晶質アルミニウム水酸化鉱物についての研究を進めた。ヒ素化合物のアロフェンおよびイモゴライトに対する吸着実験を行い、As K吸収端EXAFS測定を行った。得られたEXAFSスペクトルは、アルミニウム水酸化鉱物であるギブサイトに対して同様の吸着実験を行った試料のEXAFSスペクトルとよく一致していた。アロフェンやイモゴライトの特徴的な球や柱状の形状は吸着構造にほとんど影響しないことが分かった。
アロフェンおよびイモゴライトのAl K吸収端XAFS測定を行い、土壌試料の化学種解析を行うために、土壌試料についてのスペクトルを用いてXANES領域のフィッティングを行った。その結果、土壌の種類によってアロフェンとイモゴライトの割合は異なっていたが、今回測定に用いた全ての土壌試料において、化学種は80%以上が非晶質アルミニウム水酸化鉱物であることが分かった。このことは、フェリハイドライト等の鉄水酸化鉱物と同様にアルミニウム水酸化鉱物が土壌中におけるヒ素化合物の吸着に寄与することを示唆している。
また、ヒ素化合物ー鉄水酸化鉱物の吸着モデルを用いたab initio MDシミュレーションによって得られた構造からXAFS解析プログラムFEFFを用いて理論EXAFSスペクトルを作成した。シミュレーション温度が高くなるほど減衰が早くなる傾向が見られ、実測と整合的な結果を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
放射光実験のビームタイム配分が少なかったため、室温のみであるが非晶質アルミニウム水酸化鉱物（アロフェンおよびイモゴライト）へヒ素化合物を吸着させた試料の測定できた。また、土壌中のヒ素吸着に対する非晶質アルミニウム水酸化鉱物の寄与が大きいことが確認され、土壌試料についての準備が整ったと言える。また、理論EXAFSスペクトルを得て実測と整合的な結果を得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
アルミニウム水酸化鉱物試料に対する測定温度を変えたEXAFS測定を行い、土壌試料への適用を目指す。
引き続き理論EXAFSスペクトルをもちいた実測のスペクトルとの比較・解析を行う。
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| Causes of Carryover |
ノートパソコンが故障したため、急遽新しいものを購入する必要があった。今年度の経費では不足であったため前倒し請求を行い、差額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度分と合わせて、おおむね当初の予定通り出張旅費等に使用する予定である。
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Research Products
(5 results)
