2021 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of mesoporous phosphosilicate including dissimilar elements and ion-exchange property for minor metal
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21K04639
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
武井 貴弘 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (50324182)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊田 伸弘 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (90161702)
前田 浩孝 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20431538)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | リンケイ酸 / ナノ多孔体 / レアメタル / イオン交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度は、リンケイ酸ネットワークを有するメソポーラスシリカの合成を中心に検討した。従来では、一般的にはリン酸をケイ酸ネットワークに導入することは困難であったが、まずは合成時のpHをより詳細に検討することで、最大で15%程度のリン酸成分をシリカネットワーク中に有したメソポーラスシリカの合成に成功した。これは、シリカが安定なpH領域とリン酸が安定なpH領域が異なるためであると考えている。
しかしながら一方で、リン酸を導入したメソポーラスシリカでは、比表面積が極端に小さくなり、50～60m2/g程度とリン酸を導入しないメソポーラスシリカに対して1/20倍程度と極めて減少した。この大きな比表面積減少の理由はまだわかっていないが、リン酸の電荷ゼロ点とシリカの電荷ゼロ点が異なるためにうまく界面活性剤と結合できなかった可能性、もしくは、リン上のローンペアが理由で、結合種が少ないことに起因している可能性が考えられる。通常、メソポーラスシリカは、比表面積が大きいにもかかわらず8割程度はQ4構造を有している。このことは、暗にQ3以下の構造ではメソポーラスシリカの構造は成立しないという可能性を示していると考えられる。そこで、この残存ローンペアを錯化させるために、異種元素を導入することを次に検討中である。例えば第4周期遷移金属やアルミニウムなどの錯体形成イオンを導入することで、ローンペアを消費させてリン酸をシリカネットワーク中に安定化させることを検討することを予定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
リン酸を15%程度含むシリカネットワーク物質を作製できたのは非常に大きいと考えている。また、希土類イオンの吸着特性についても随時検討中である。しかしながら一方で、比表面積は極めて減少してしまったことから、複合化の手法を、特に結合レベル・分子レベルで検討する必要があると考えている。このように、やや進捗が遅れていることから、論文発表はまだできていないが、R4年度は新しいアイディアも含めて、良く推進できるように検討したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
リン酸をシリカネットワークに導入するために、異種元素を導入することを検討中である。異種元素を導入することで、リン酸のローンペアを錯化させることをまず検討したい。この錯化により、シリカネットワークが安定化し、高比表面積化を達成できると考えている。
また次に、希土類金属イオンの吸着特性の向上を目指したい。特にローンペアを制御できれば、希土類の吸着選択性にも大きな影響を及ぼすことが当然考えられる。そこで今後は、特に異種元素導入によるリンのローンペア制御を主眼に検討していきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の関係で学会が中止になったこと、あるいは学生の実験に制限が出たことにより、支出が予想外に小さくなった。そのために次年度使用額が生じた。
この次年度使用額については、今後の学会発表と、実験における薬品等や放射光施設の測定セルに使用することを計画している。
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