| 研究課題/領域番号 |
21K05714
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40020:木質科学関連
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| 研究機関 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
山内 繁 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (30279509)
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| 研究分担者 |
渋谷 栄 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 准教授 (50404851)
栗本 康司 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (60279510)
山ギシ 崇之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 技術職員 (60723830)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 逆モーゼ効果 / 金属担持木炭 / 遷移金属イオン / 吸着 / グラファイト様構造 / ラマン分光法 / メスバウアー分光法 / 炭素素材 / 粉末X線回折法 / 鉄担持木炭 / 常磁性金属イオン / 高純度炭素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鉄イオン（Fe3+）を含浸させた木質バイオマスを不活性ガス中で炭化すると、鉄が木炭中でFe0に還元され、強磁性を示すようになる。この磁性を利用すれば、木炭磁石をつくることができる。一方、不対電子を持つ常磁性物質は、磁石に引き寄せられるため、この物理現象を利用すれば、金属イオンの中で、Cr3+やMn2+のような有害常磁性物質だけを選択的に吸着除去することが期待できる。申請者らは、このような木炭磁石吸着剤の機能性を高め、実用化へつなげる研究を行う。
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| 研究成果の概要 |
鉄を担持させることにより、金属イオンに対する吸着能を通常の木炭より有意に高くすることが可能であることを実験的に証明することができた。また、金属イオンの吸着実験から、吸着のメカニズムは炭化温度によって大きく変化し、800℃で炭化した鉄担持木炭では表面電位が、水溶液中金属イオン吸着の支配因子であることを提案できた。
さらに、鉄、コバルト及びニッケルを担持させた木炭を種々の炭化温度で合成し、ラマン分光法とXRD法を用いて分析した。その結果、特にG'バンドシフトから、鉄族金属担持木炭における低温でのグラファイト様構造とその生成機構に関し、有用な情報を提示することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
木炭を機能的金属イオン吸着剤として実用化することに関し、次のステップへ移行するために必要な基礎データを収集することができた。特に、金属イオンの価数（電荷）による選択的吸着が可能であることを示すことに成功した。特に、スギを原料として機能性金属イオン吸着剤創生の可能性を示したことで、スギ間伐材の新たな活用法に道筋を付けたと考えている。
また、鉄担持木炭中でのグラファイト様構造とその生成メカニズムに関するラマン分光及びXRDデータを蓄積することができた。このことは、新規で実用性のある低温での結晶化炭素（グラファイト）製造法へつながるものと確信している。
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