2020 Fiscal Year Annual Research Report
Purification of metal nanoparticles using adsorption molecular layer of pH-responsive surfactants
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18K18217
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| Research Institution | Ochanomizu University |
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Principal Investigator |
伊村 くらら お茶の水女子大学, 基幹研究院, 講師 (60707107)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 貴金属ナノ結晶 / 金 / 銀 / 界面活性剤 / 外部刺激応答 / 抽出 / 吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高い触媒性能を発揮する貴金属ナノ結晶の分離抽出を目指し、ナノ結晶の構成金属元素を制御する新たな方策の樹立を目的としている。界面活性剤が示す可逆的な吸着作用に着目して、新規のナノ結晶分離法の構築を試みてきた。ここまでの研究期間において、親水部にアミノ基とカルボキシ基をあわせ持つ界面活性剤を用いることで、金基板表面と銀基板表面とで異なる吸着特性の発現に成功した。また、この両イオン性界面活性剤を表面保護剤分子に用い、pH変化による金ナノ結晶の水－クロロホルム相間移動を達成した。最終年度である2020年度は、ナノ結晶への界面活性剤吸着動態と油水相間移動効率におよぼす添加物の因子を検証し、これらを総合して抽出分離に資する知見をまとめた。水相中とクロロホルム相中それぞれにおける界面活性剤の吸着動態を検討した結果、ナノ結晶の油相抽出においてはクロロホルム相中での界面活性剤保護層の形成が支配的であると導かれた。また、親水部官能基のプロトン化を受けて一部の界面活性剤が脱離すると、これが乳化剤として作用しナノ結晶の相間移動を妨げることもわかった。両イオン性界面活性剤は相間移動をもたらす保護剤として有用である一方、抽出分離に展開するには吸着量の厳密なコントロールが重要といえる。そこでこれを、種々の電解質の添加によって制御することを試みた。臭化物イオンをはじめとした特定のイオン種は、親水部のアミノ基およびナノ結晶表面の双方と作用し、相間移動過程での界面活性剤層の保持に効果的であった。界面活性剤の分子構造、外部条件および添加電解質といった因子を組み合わせることで、任意の系での高効率な相間移動が達成され、目的とするナノ結晶を抽出して取り出すための有用な知見となった。
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