2020 Fiscal Year Research-status Report
高活性ガラス媒体中における白金族金属の水溶化メカニズムの解明
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18K05199
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
岡田 敬志 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (30641625)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 難水溶性白金族化合物 / 化学状態 / 価数 / 配位数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初、溶融媒体中において未溶解ＰＧＭｓが存在すると予想していた。ところが、金属ラジウムの加熱処理物に対して、水、0.01Ｍ塩酸、0.1Ｍ塩酸、1Ｍ塩酸による逐次抽出を行ったところ、計90％以上のパラジウムが溶解した。いずれの画分においても、オキシアニオン源であるホウ素とアルミニウムが検出された。よって、予想とは異なり、大部分のパラジウムが溶融媒体中に錯体として溶解したものと推察される。
そこで、研究計画を修正し、媒体中における難水溶性白金族化合物に着目した。K2O-B2O3媒体中において、金属パラジウムあるいは金属ロジウムを1000℃で加熱し、生成物を水処理した。このとき、溶解せずに残留した固形物中には、白金族（PdあるいはRh）,K, Al, Bが含まれていた。そこで、これらの化学状態を分析した。Ｘ線光電子分光分析より、Pd 3d5/2シグナルのピーク位置は338eVであり、金属Ｐｄのピーク位置（335eV）よりも高エネルギー側にシフトしていた。これは４価のパラジウム酸化物（PdO2）のピーク位置に等しい。よって、パラジウムは高い酸化状態になっていることが示唆された。また、ラマン分光分析より、化合物中においてアルミン酸はAlO4、ホウ酸はdiborate groups, metaborate groupとなっていることが示された。このことから、高価数のパラジウムに上記アルミン酸やホウ酸が配位子として結合し、さらにカリウムイオンが結合することで難溶解性パラジウム化合物が形成されているとみなさせる。ロジウムに関しても、同様の結果が得られた。
難水溶性白金族化合物における各成分の量論比については、加熱条件によって異なることがわかった。特に加熱時間が長くなることによって、ホウ素とアルミニウム比（B/Al）が増加し、それによって難水溶性パラジウムの生成量が増加する結果となった。
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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
当初、予想していた未溶解PGMｓは確認できなかった。そのかわり、難水溶性PGMが金属体のPGMsではなく、高酸化状態にあるPGMsにカリウムイオン、ホウ酸、アルミン酸が結合した化合物であることがわかった。
そして、加熱時間とともに、化合物中におけるホウ素とアルミニウム比が変化し、それによって溶解性が低下することもわかった。これはPGMs水溶化機構の解明に資するのみならず、PGM水溶化プロセスの高効率化にも寄与する。
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| Strategy for Future Research Activity |
溶融媒体中で合成したPGMs化合物に対して、水あるいは酸による溶解処理を行い、各成分の溶出量を調べる。成分ごとに溶出率の経時変化が異なれば、化合物の構造を評価するうえで重要な知見となる。このような情報を得ることによって、水溶性白金族化合物の構造を評価し、メカニズム解明を推進する。
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| Causes of Carryover |
前年度に生じた未使用額のうち、今年度消化しきれなかった分が、次年度使用額として残っている。今年度の計画にしたがって、未使用分を有効に活用したが、全額使用するまでには至らなかった。
次年度は、PGM化合物中成分の溶出挙動を詳細に追跡することを目指し、特に溶出量の経時変化を評価することから、多くの実験を行う予定である。それにかかる試薬の購入に、次年度使用額を充てる。
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