2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of anion exchanger containing gold nanoparticles to enable rapid purification of groundwater contaminated with nitrate
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21H01709
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
神谷 裕一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (10374638)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大友 亮一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (10776462)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 硝酸態窒素 / アニオン交換体 / 4級アンモニウム / 金ナノ粒子 / 汚染地下水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに、Auナノ粒子を導入したアニオン交換樹脂（Au-AER）による、水中NO3-の二段階除去分解を達成している。しかし、Au-AERの調製条件やAu-AERに取り込んだNO3-の分解条件を詳細に検討しても、取り込んだNO3-の40%程度しか分解できていない。この問題を解決するために、Auナノ粒子の上にアニオン交換サイトを作り、アニオン交換サイトがAuサイトに近接する材料の開発を試みた
具体的には、プロピルチオール基を有する4級アンモニウム塩（メルカプトプロピルトリメチルアンモニウム）を合成し、Al2O3上に固定したAuナノ粒子（Au/Al2O3）の表面と反応させた。メルカプトプロピルトリメチルアンモニウムは多段階で合成し、構造を1H NMR等で確認した。Au/Al2O3はHAuCl4を原料に用いて、含浸法で調製した。Au/Al2O3とメルカプトプロピルトリメチルアンモニウムとの反応は、溶媒中で室温で行った。
予想通り得られた材料はイオン交換反応によって水中のNO3-を効率的に取り込んだ。NO3-を取り込んだ材料を、80℃、1気圧のH2と接触させたところ、NO3-が分解されることを確認した。Au/Al2O3へのメルカプトプロピルトリメチルアンモニウムの導入量、NO3-分解条件の最適化を継続して検討している。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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