2019 Fiscal Year Annual Research Report
配位子の構造柔軟性がもたらす多様な平衡を利用するfブロック金属の高選択的結晶化
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19H02738
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鈴木 敦子 (升谷敦子) 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (10633464)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
唐島田 龍之介 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (40783303)
壹岐 伸彦 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (50282108)
原賀 智子 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 バックエンド技術部, 研究主幹 (80715227)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ランタノイド / アクチノイド / 分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，高レベル放射性廃液処理において，互いに化学的性質が似ているアクチノイド(An)とランタノイド(Ln)を分離する技術が求められている．本研究では，三脚型シッフ塩基配位子との錯体を生成し結晶化させることを利用して，高度で簡易なAnとLnの分離法を開発することを目指す．本年度は，放射性がなく取り扱いが容易なLnを実験対象として，溶液内平衡を理解することを目指して検討を行なった．さらに，結晶化によるLnの相互分離を行なった．以下に本年度の実験で得た成果を記す．
(1) 溶液内での錯体生成平衡を検討するために，Ln-三脚型シッフ塩基錯体の吸光特性，発光特性を検討した．その過程で，Lnの中で近赤外発光を示す性質を持つYbの錯体が，効果的な配位子増感発光を示すことを見出した．また，この近赤外発光スペクトルの形状が錯体の配位環境の違いを反映して変化することを見出し，溶液内で生成する錯体の構造を同定する手がかりとなることが分かった．
(2) 溶媒として用いていたジメチルホルムアミドの分解生成物が，錯体生成反応に影響を及ぼすことが分かり，溶媒をジメチルスルホキシドと2-プロパノールの混合溶媒に変更した．この溶媒を用い，溶液中での錯体の生成定数及び錯体の溶解度を決定した．
(3) 結晶化によるLn相互分離を行ない，NdとDyを1段階で分離できることを明らかにした．最適化した条件下では，分離係数は1200に達し，この方法が高度で簡易な分離法となりうることを示すことに成功した．
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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
当初目標としていたLn-シッフ塩基錯体の溶液内平衡解析及びLn相互分離に成功した．また，この実験過程でYb錯体の効果的な増感発光を見出しており，おおむね順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた成果を基に，今後はさらなるLn相互分離条件の検討，An/Ln分離実験に向けた実験条件の検討を行う．
これまでにNdとDyの分離に成功しているが，さらにイオン半径が近いLn同士を分離することを可能にするために，配位子の構造を検討する．また，An/Ln分離実験を行うために適したスケールでの結晶化条件を検討する．
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