2014 Fiscal Year Annual Research Report
コロイド状メソポーラス有機シリカナノ粒子によるレアメタルイオンの複数同時分離回収
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25620191
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
黒田 一幸 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90130872)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | コロイド粒子 / メソポーラスシリカナノ粒子 / ヤヌス粒子 / 共加水分解 / グラフト法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 研究目的: レアメタルは資源枯渇などの問題から、その安定供給には廃棄物からの分離・回収による循環が必要である。本課題は、廃棄物のように複数の金属種が含まれる溶液中から、複数の金属種を同時に分離回収可能な手法、特に選択吸着能を有する機能ナノ粒子創成を確立する。
2. 研究手法: 複数金属の回収を見据えて、金属種に対する選択吸着能を示す有機基を付与した水分散コロイド状メソポーラスシリカナノ粒子(CMS)を用いた。昨年度に、分離可能な狭い粒径分布のCMSの作製および粒径制御、さらに有機基を導入したCMSの作製に成功している。本年度は、レアメタル回収に向けて有機基を導入したCMSの粒径制御を行った。
3. 研究成果: 有機基を導入したCMSの粒径制御をする上で、①前駆体に有機基を混ぜてCMSを作製した後に成長させる、②粒径制御可能なCMS表面に有機基を導入する、という2つの手法を適応した。
①共加水分解法による導入: CMSは多量の界面活性剤存在下で、シリカ源を加水分解・重縮合させることで得られる。合成時のシリカ源として、金属種に対する選択吸着能を示す有機基を持つアルコキシシランとテトラアルコキシシランを同時に添加することで、有機基を持つCMSを作製した。さらに、このCMSに更にシリカ源を添加して成長させ粒径拡大にも成功した。
②グラフト法による導入: シリカ源としてテトラアルコキシシランのみを使用して合成したCMSは、表面シラノールを利用して様々な有機基を導入可能である。シリル化剤として有機トリアルコキシシランを利用し、CMS表面への金属種に対する選択吸着能を想定して有機基導入を行った。特に、更なる官能基導入が可能なフェニルトリエトキシシランを利用して表面修飾した際には、CMS表面に均一に有機基が導入されるのではなく、異方的に有機シリカが被覆したヤヌス粒子の作製にも成功した。
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