液ー液抽出における貴金属錯体の界面反応及び高次構造に基づく新規分離系開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02497
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 成田 弘一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (60357689)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 文之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20344153) ; 元川 竜平 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 物質科学研究センター, 研究主幹 (50414579) ; 上田 祐生 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 物質科学研究センター, 研究職 (80806638) ; 阿久津 和宏 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任技師 (60637297)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 溶媒抽出 / 金 / パラジウム / 小角散乱 / 界面構造

Outline of Annual Research Achievements

（１）ジブチルカルビトール－塩化金酸抽出メカニズム
Ｘ線及び中性子小角散乱法を用いてジブチルカルビトール（DBC）中での塩化金酸と水分子の状態に着目した検討を行った。Ｘ線小角散乱では、DBC中の塩化金酸の濃度上昇に従ってナノサイズの不均一な凝集体が生成し、そのサイズが徐々に大きくなること示唆されており、塩化金酸の会合体がDBC中に存在することが明らかにされた。ところが、ある一定量の塩化金酸を抽出した場合には、DBCと塩化金酸が分子レベルで混合してランダムに溶液内に分散することが示された。中性子小角散乱法では、重水素化されたDBCと重水/軽水の混合液を用いたコントラストマッチング法を利用してDBC内の水分子による散乱シグナルのみを観測する実験を行った。その結果、水分子も溶液内でナノサイズの不均一な疎密をつくることがわかった。水分子の空間分布に関する不均一性は、塩化金酸との相互作用に影響を受けている可能性がある。
また、強酸溶液中の溶液構造を知るため、DBCの代わりにジメチルカルビトール(DMC)を用いた系について、量子動力学計算を行った。塩化金酸のClが一つDMCで置換される構造が見いだされ、金錯体周りの水分子とDMCの分布が不均一になることが示された。
（２）パラジウム抽出速度への1-オクタノール濃度の影響
中性子反射率データの解析により、有機相/水相界面付近における水分子及びジヘキシルスルフィド(DHS)分子の分布状態を調べた。その結果、溶液の1-オクタノール濃度の増加に伴い水分子及びDHS分子の濃度は界面から±2nm程度の範囲で大きく変化することが明らかとなった。本結果から、1-オクタノール添加によるパラジウム抽出速度の低下は、水分子及びDHS分子の界面濃度変化と相関があることが示唆された。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。