2014 Fiscal Year Research-status Report
メタロホストとイオン液体による新規分離材料の創製と機能評価
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26410145
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
勝田 正一 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40277273)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 溶媒抽出 / イオン液体 / 白金族金属 / メタロホスト / リチウム / 分離技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度の研究実施計画における研究項目は，(1) 優れたイオン抽出能を有する Task-specific イオン液体の探索及び創製，(2) 高イオン選択性メタロホストの創製と定量分析への応用，の二つであった．
まず，(1) については，パラジウム(Ⅱ)，白金(Ⅳ)，ロジウム(Ⅲ)を抽出するイオン液体抽出系を見いだした．イオン液体はプロトン性のトリオクチルアンモニウム硝酸塩である．これを用いて塩酸溶液からパラジウムと白金の抽出を行うと，水相に対してイオン液体が1/100の体積であっても，これらの金属を定量的にイオン液体相に抽出・濃縮することが可能であった．特に，低塩酸濃度条件では，コバルト，ニッケル，亜鉛等の金属がほとんど抽出されないことから，パラジウムと白金をこれらの金属から分離することができた．ロジウムの場合は，パラジウムや白金の場合と同じ条件では抽出されなかったが，濃塩酸中で加熱後，抽出時に水で希釈して塩酸濃度を下げる方法により，水相と同体積のイオン液体相に98％以上抽出することができた．
(2) については，申請者らが以前報告した高リチウムイオン選択性の大環状メタロホスト((3,5-ジメチルアニソール)ルテニウム(Ⅱ)トリマー）を用い，リチウムの抽出吸光光度分析法の検討を行った．このメタロホストは電気的に中性で，リチウムイオンと 1:1 で反応して陽イオン性錯体を生成する．対イオンにテトラブロモフェノールフタレインエチルエステル（色素陰イオン）を用いてイオン対抽出を行った後，有機相の吸光度測定を行うことにより，水溶液中の ppb レベルのリチウムイオンを定量することができた．
その他関連する研究として，イオン液体/水間における単独イオンの移行自由エネルギーの評価や，イオン液体/水界面への吸着による水中の金属酸化物ナノ粒子の分離除去を行った．
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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
(1)「Task-specific イオン液体の探索及び創製」の研究項目については，産業上重要なレアメタルであるパラジウム，白金，ロジウムに対して優れた抽出能をもつイオン液体を見いだすことができたことから，当初の目的を概ね達成できたと考えている．パラジウムと白金については他の研究者によっても抽出用のイオン液体が報告されているが，抽出能力の点で本研究のイオン液体のほうが優れている．また，本研究で用いたプロトン性イオン液体は，その調製に要するコストと手間が従来の一般的なイオン液体に比べて格段に小さいという特長もあり，高い実用性が期待できる．また，ロジウムは配位子交換速度が非常に遅いことから，従来有効な抽出系がなかった．本抽出系はロジウムに対して比較的小さな手間で極めて高い抽出率を得られることから，画期的な成果であるといえる．今後は，これら３種類の白金族金属の相互分離に有効な系を見いだすことが課題である．
(2)「高イオン選択性メタロホストの創製と定量分析への応用」の研究項目については，リチウムイオン選択性メタロホストを用いた簡便な抽出吸光光度法によって ppb レベルの超微量リチウムイオンの定量が可能になったことから，応用面での可能性が拓かれた．今後，共存イオンの影響や実試料への適用などの実際的な検討が必要であるが，概ね順調に進展しているといえる．
その他，当初の計画にはなかったが，イオン液体/水間における単独イオンの移行自由エネルギーの評価や，イオン液体による水中の金属酸化物ナノ粒子の分離除去についても，独創性・有用性の高い成果を得ることができ，今後の進展が期待できる状況にある．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 平成26年度に得られた結果をベースとして，廃棄物からのパラジウム・白金・ロジウムの分離・回収を目指し，イオン液体を抽出剤に用いた有効な分離システムを構築する．現在の課題は，簡便・高効率な方法でこれらの金属の相互分離を達成することである．現時点では，一度これらの金属を全て抽出したのち，適切な逆抽出剤の使用と逆抽出時間の設定によって目的を達成できるのではないかと考えており，その検討を進める．
(2) 平成26年度に得られた結果をベースとして，リチウムイオン選択性メタロホストを用いた灌水（海水等）に含まれるリチウムイオンの抽出吸光光度定量法を開発する．課題は，高濃度で共存する他のイオン（特にナトリウムイオン）による妨害の除去である．抽出時の条件（メタロホストの濃度，対イオンの種類と濃度，抽出時間等）や，抽出後の有機相洗浄の効果を詳しく検討し，最適な方法を見つける．
(3) 申請者らは，平成26年度の研究において，イオン液体が金属酸化物ナノ粒子の抽出分離に有効であることを見いだした．平成27年度は，様々なイオン液体とナノ粒子を用いて実験を行い，ナノ粒子の抽出機構とその抽出に適したイオン液体を見いだすことを新たな研究目的として加える．
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| Causes of Carryover |
平成26年度は，予定していた備品（紫外可視分光光度計）のグレードを下げたことにより，次年度使用額が生じた。次年度は大学からの経常予算が大幅に削減される予定であることと，比較的高額な消耗品（分析機器の光源・純水製造装置のカートリッジ等）の交換が予想されることから，このような方策を取る必要があった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究の遂行に必要な，試薬類（金属塩，イオン液体，メタロホスト合成用原料等）と器具類（光源ランプ・純水カートリッジ等を含む）の購入に約100万円，学会旅費に約25万円，謝金に約10万円，その他（論文投稿料等）に約10万円を充てる予定である．
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Research Products
(8 results)
