常温イオン性液体を用いた乾式再処理系における熱力学的及び反応モデル構築研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16656289
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 原田 雅幸 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (20156516)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 泰久 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (40323836)
• Keywords: イオン性液体 / ウラニル / 疎水性 / 錯体 / 溶解

Research Abstract

イオン性液体に対する金属イオンの溶解性は、現在、親水性のイオン性液体については塩化コバルトのような親水性のイオン種についてはよく溶解することが判明しているが、疎水性イオン性液体に対する金属イオンの溶解性は検討されていない。そこで、疎水性イオン性液体として1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムノナフルオロブタンスルホネート(BMINFO)に対する6価ウラニウムイオンであるウラニルイオンの溶解性を系統的に検討した。用いたイオン性液体であるBMINFOは、臭化ブチルと1-メチルイミダゾールを反応させたものに、ノナフルオロブタンスルホネート臭化物の塩を作用させて合成したものを用いた。溶解試験に用いたウラニル塩は、三酸化ウラニウムを過塩素酸に溶解して調製した。合成された疎水性イオン性液体であるBMINFOにはウラニル塩は良く溶解することがわかった。その中でも、非配位性の陰イオンである過塩素酸イオンの塩を溶解させた系では、核磁気共鳴装置(NMR)を用いた結果から、ウラニルイオンに配位した水分子の存在が示され、減圧下で過熱したところ配位した水分子が除去されないことがわかった。一方、対イオンである過塩素酸イオンはNMRおよびラマンスペクトル測定より、配位していないことが示唆され、過塩素ウラニルはイオン性液体に完全溶解していることが明らかになった。さらに、脱水に伴って、ウラニルイオンのラマンスペクトルにおけるその対称伸縮振動のレッドシフト、および可視紫外吸収スペクトルにおいてウラニルイオンのスペクトルが脱水により先鋭化することが観測されたことから、ウラニルイオンに関する配位形態が変化していることが支持された。以上のことより、疎水性イオン性液体は、ウラニルの塩を良く溶解し、過塩素酸ウラニルを溶解した場合、十分に脱水することにより、ウラニルイオンは酸素以外の配位子を持たない裸のイオンとして存在していることが示唆された。