2021 Fiscal Year Research-status Report
RAFTエマルショングラフト重合による環境浄化材料の創製研究
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17K05956
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
瀬古 典明 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員 (10354953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植木 悠二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (50446415)
保科 宏行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (60446416)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 放射線グラフト重合 / RAFT重合 / エマルション重合 / 吸着材 / 放射光XAFS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高分子吸着材の合成手法として、可逆的付加開裂連鎖移動（RAFT）重合と放射線エマルショングラフト重合とを融合させるというユニークな手法により、グラフトする高分子鎖長及び高分子鎖間隔を制御し、水中に溶存する金属を効果的に捕集可能な高選択性吸着材を開発することを目的としている。
これまで進めてきた研究により、アミドキシム型吸着材は、吸着したCr(VI)を吸着材中でCr(III)に変化させることがわかってきた。本年度はこの現象について放射光XAFSを用いてin-situのカラム吸着試験を進めた結果、六価から三価への還元が14分以内という短時間で進行していることを突き止めた。この成果については、Sep. Purif. Technol.,277,2021で公刊した。また、これまで基材として用いた石油由来のPE素材に代わり、天然高分子であるAbaca繊維を基材に用いたグリシジルメタクリレート（GMA）のRAFTエマルション重合では、GMAのグラフト重合反応が定量的に進行し、エマルショングラフト重合の照射線量を低減できる特長を示すことができた。この耐放射線性に弱い天然繊維をグラフト吸着材の基材として適用できる成果についてはMater. Proc. 7, 2021に纏めた。さらに、RAFTエマルショングラフト重合により導入を検討している吸着配位子（ジグリコール酸エステル：DGA）の高分子化による選択性の低下が懸念されるため、まずRAFT剤を添加しないエマルショングラフト重合の系で評価した。その結果、DGAの選択性としてZn/Co/Sｍの混合溶液からSmをほぼ100％分離できる結果が得られた（ACS Appl. Polym. Mater., 4, 2022）。今後はRAFT重合を組み合わせたグラフト重合により制御した系において、分離性能以外の吸着速度効果等を評価する予定としている。
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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
前々年度から獲得したSPring-8のマシンタイムを継続確保できたことにより、評価が困難であった還元反応の時間分解評価を実施することができた。また、低線量下においてグラフト重合反応が進行できる放射線エマルショングラフト重合の特長をいかし、耐放射線性が低い天然繊維を吸着材の基材として適応できる見通しが得られたことは大きな知見となった。
前年度に得られた成果を順調にまとめあげ、3つの論文公刊に繋げられたことから、本年度の進捗としては「おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は、当初予定していたRAFT重合により制御したグラフト鎖を機能性高分子側鎖とする吸着材を合成し、これまで未達成であった材料充填型のモジュール化を進める。これによりグラフト構造物としての評価を進め、長短鎖の特性差異の把握に努める。
令和3年度を最終年度として計画した研究であったが、コロナ渦により遅延した研究項について、早い段階で補足・確認試験を実施し、外部発表を通して研究成果の普及に努める。
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| Causes of Carryover |
次年度使用が生じた理由：本研究を遂行するにあたり、コロナ渦の影響により原料調達に遅延を生じ、当初予定していたグラフト材料を充填剤とするモジュール化を達成していない。そのため、その間に実施予定の研究をそのまま令和4年度に移行して進めることとした。
使用計画：吸着材性能評価の際に必要となる試薬や評価装置用キャリアガスの購入費、論文投稿費等に充当する。
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