ナノ間隙表面におけるイオン吸着特性の評価

• 研究課題/領域番号: 15K17788
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 西山 直毅 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 外来研究者 (30746334)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 吸着 / 電気二重層 / 表面電荷密度 / ナノ間隙 / 鉱物/水界面 / シリカ / 表面電荷

研究成果の概要

間隙サイズとイオン吸着特性の関係を調べるために，間隙サイズの異なる多孔質シリカ粉末を用いてNaCl溶液（1, 100 mM）中で酸-塩基滴定実験を行い，間隙サイズと表面電荷密度の関係を調べた．試料には，平均間隙直径が1.2, 50 nmの2種類の多孔質シリカ粉末を用いた．滴定実験の結果、100 mMでは、間隙サイズに依らずほぼ同じ表面電荷であるのに対して，1 mMでは間隙サイズが小さくなるほど表面電荷がゼロに近づくことが分かった．この結果は，間隙サイズが小さくなるほど，シリカ表面のシラノール基が解離しにくいことを示している．

研究成果

• [雑誌論文] Electrical conductance of a sandstone partially saturated with varying concentrations of NaCl solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Umezawa R., Nishiyama N., Katsura M. and Nakashima S.
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 209 号: 2 ページ: 1287-1295
  • DOI: 10.1093/gji/ggx092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transmission IR Micro-Spectroscopy of Interfacial Water between Colloidal Silica Particles (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto, M., Katsura M., Nishiyama N., Tonoue R., and Nakashima S.
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 13 号: 0 ページ: 301-306
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2015.301
  • NAID: 130005078462
  • ISSN: 1348-0391
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 石英粒界水における溶存Si拡散特性の評価：岩石の圧力溶解変形への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山直毅、佐久間博
  • 学会等名: 第15回生命-鉱物-水-大気相互作用研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
• [学会発表] 不飽和状態における岩石の溶解挙動－間隙表面の粗さの影響－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山正、西山直毅
  • 学会等名: 第15回生命-鉱物-水-大気相互作用研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
• [学会発表] Diffusivity of Si(OH)4 through intergranular fluid: Application to the modeling of pressure solution creep (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, N. and Sakuma, H.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Cs, Fe, Zn含有珪酸塩ガラスの合成とその評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小暮 敏博，瀬川 浩代，向井 広樹，市村康治，高橋 嘉夫，西山 直毅
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2016年年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] 圧力溶解変形の予測に向けた粒間水中の拡散特性の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山 直毅，佐久間 博
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2016年年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] シリカ/水界面における表面電荷：間隙サイズの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山直毅，福士圭介
  • 学会等名: 2016年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 石英粒間水における溶存シリカの拡散特性：圧力溶解変形への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山 直毅，佐久間 博
  • 学会等名: 日本地質学会第123年学術大会
  • 発表場所: 日本大学（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] Effects of pore size, mineral type, and solution composition on water film thickness in rock pores (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama N. and Yokoyama T.
  • 学会等名: Goldschmidt conference 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Electrical conductance of pore water in sandstone at low water saturation (2016)
  • 著者名/発表者名: Umezawa R., Nishiyama N., and Nakashima S.
  • 学会等名: Goldschmidt conference 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Pore Size Effect on Ion Adsorptive Properties of Silica (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama N. and Yokoyama T.
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] ナノポーラスシリカへのイオン吸着に及ぼす間隙サイズの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西山直毅，横山正
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会2015年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2015-05-24
  • 招待講演