層状粘土鉱物中のセシウム特異吸着サイトの研究

• 研究課題/領域番号: 25400318
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京学芸大学
• 研究代表者: 佐藤 公法 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (00401448)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: セシウム / 特異吸着 / 層状粘土鉱物 / ポジトロニウム / ナノ空間 / ナノ空間サイト

研究成果の概要

本研究では，ポジトロニウム分光法により層状粘土鉱物中のセシウム特異吸着について調べた。1枚および2枚のナノシートが層間に挿入されてできる局所構造中には，サイズにして0.3 nmと0.9 nmのナノ空間が生成される。これらナノ空間には，pH1.0の高濃度酸でも除去できないほど強くセシウムが吸着する，つまり特異吸着サイトとして寄与していることがわかった。ナノ空間中にはナノシートエッジサイトとくさび形状の分子サイトが局所的に存在しており，これらがセシウム特異吸着に寄与していると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative Elucidation of Cs Adsorption Sites in Clays: Toward Sophisticated Decontamination of Radioactive Cs (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, K. Fujimoto, W. Dai, and M. Hunger
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 120 ページ: 1270-1274
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of molecular sensitivity in positron emission tomography with quantum correlation of γ-ray photons (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sato and Y. Kobayahi
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: 86 ページ: 0543011-0543014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Element specificity of ortho-positronium annihilation for alkali-metal loaded SiO2 glasses (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sato and T. Hatta
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 142 ページ: 0943071-0943075
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Grain-Boundary Structures Associated with Ionic Transport in Gd-doped Ceria Nanostructured Electrolyte (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiminori Sato
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 ページ: 5734-5738
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 5734-5738 (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiminori Sato and Kazuomi Numata
  • 雑誌名: Inter. J. Eng. Prac. Res. 巻: 4 ページ: 1-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reduction of Local Stress Concentration on Nanosheet in Layered Nanoparticles with Water Molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiminori Sato, Kazuomi Numata, and Koichiro Fujimoto
  • 雑誌名: International Journal of Nanoscience 巻: 14 号: 01n02 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1142/s0219581x14600199
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-assembly influenced by geometrical orientation of nanosheet in layered nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuomi Numata and Kiminori Sato
  • 雑誌名: Inter. J. Nanoscience 巻: 14 号: 01n02 ページ: 1460018-1460018
  • DOI: 10.1142/s0219581x14600187
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular study of Cs and CO2 adsorption sites in smectite nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiminori Sato and Kazuomi Numata
  • 雑誌名: Inter. J. Eng. Prac. Res. 巻: 4 号: 1 ページ: 1-4
  • DOI: 10.14355/ijepr.2015.0401.01
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of reversibility of self-assembly in saponite layered nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Numata and K. Sato
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. conf. series 巻: 2 ページ: 0112091-0112096
  • DOI: 10.7567/jjapcp.2.011209
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of self-assembly for mechanochemically-milled saponite nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuomi Numata, Kiminori Sato, Koichiro Fujimoto
  • 雑誌名: JJAP Conference Proceedings 巻: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.7567/jjapcp.2.011203
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-term self-assembly of smectite nanoparticles influenced by the states of the interlayer cations (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, K. Numata, W. Dai, and M. Hunger
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 16 ページ: 10959-10964
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quartz formation in natural environment with respect to diffusion-reaction of water molecules in nano-scale open space (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sato
  • 雑誌名: Int. J. Environmental Engineering 巻: 6 ページ: 324-332
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tunable states of interlayer cations in two-dimensional materials (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, K. Numata, W. Dai, and M. Hunger
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 号: 13 ページ: 1319011-1319015
  • DOI: 10.1063/1.4870006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum chemical investigation of the Doppler broadening of positron annihilation radiation spectra in polymers (2013)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Koyanagi, Yukiumi Kita, Kiminori Sato, Yoshinori Kobayashi, and Masanori Tachikawa
  • 雑誌名: Chinese Journal of Physics 巻: 51 ページ: 1205-1217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-assembly of saponite nanoparticles originated from nano-layered structure (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, K. Numata, and K. Fujimoto
  • 雑誌名: MATEC Web of Conferences 巻: 5 ページ: 20021-20023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneously increasing the magnetization and coercivity of bulk nanocomposite magnets via severe plastic deformation (2013)
  • 著者名/発表者名: Hailing Li, Li Lou, Fuchen Hou, Defeng Guo, Wei Li, Xiaohong Li, Dmitry V. Gunderov, Kiminori Sato, and Xiangyi Zhang
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 ページ: 1424061-1424063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Heavily Adhesive Cs in Soil Environment (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sato and K. Numata
  • 雑誌名: Inter. J. Environmental Science and Development 巻: 4 ページ: 628-632
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembly of Saponite Nanoparticles Influenced by Interlayer H2O Molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Numata and K. Sato
  • 雑誌名: Inter. J. Environmental Science and Development 巻: 4 ページ: 633-636
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanism of heavily adhesive Cs: why radioactive Cs is not decontaminated from soil (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, K. Fujimoto, W. Dai, and M. Hunger
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. 巻: 117 号: 27 ページ: 14075-14080
  • DOI: 10.1021/jp403899w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration-induced local molecular structures in nano-layered clay particles (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sato and K. Numata
  • 雑誌名: J. Nano- and Electronic Phys. 巻: 5 ページ: 10021-10023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positron annihilation sites in nano lead sulpfide powders (2013)
  • 著者名/発表者名: A.A. Rempel, A.A. Valeeva, K. Sato, and N.S. Kozhevnikova
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 443 ページ: 120131-120133
• [雑誌論文] Study of Alkali-Metal Vapor Diffusion into Glass Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiminori Sato
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 52, (2013 巻: 52 号: 8R ページ: 86601-86604
  • DOI: 10.7567/jjap.52.086601
  • NAID: 40019757415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for Enhanced Matrix Diffusion in Geological Environment (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Fujimoto, K., Nakata, M. and Shikazono, N
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 82 号: 1 ページ: 149011-149014
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.014901
  • NAID: 40019545567
  • 査読あり
• [学会発表] Study of local molecular and electronic structures created by two-dimensional nanosheets for environmental application (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sato
  • 学会等名: First International Conference on Advanced Materials for Power Engineering
  • 発表場所: Kottayam, India
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Open space architecture by two-dimensional nanosheets (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sato
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Metastable Materials Science & Technology
  • 発表場所: 中国秦皇島
  • 年月日: 2015-10-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism of Cs and CO2 adsorption in saponite two-dimensional nanomaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sato
  • 学会等名: 2014 International Conference on Materials Science and Energy Engineering
  • 発表場所: 中国三亜王府酒店
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Study of environmentally functional open space with saponite layered nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sato
  • 学会等名: The Third International Conference on Energy and Environment-Related Nanotechnology
  • 発表場所: 中国北京友誼賓館
  • 年月日: 2014-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] Application of layered nanoparticles to environmental materials
  • 著者名/発表者名: K. Sato, K. Numata, and K. Fujimoto
  • 学会等名: 2nd Japan-China Joint Workshop on Positron Science (JWPS2013)
  • 発表場所: つくば市，産業技術総合研究所
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular studies of Cs adsorption sites in inorganic layered nanoparticles
  • 著者名/発表者名: Kimiori Sato
  • 学会等名: BIT's 3rd Annual World Congress of Nanoscience and Nanotechnology-2013
  • 発表場所: 中国西安，西安曲江国際会議中心
  • 招待講演
• [学会発表] Study of Heavily Adhesive Cs in Soil Environment
  • 著者名/発表者名: K. Sato and K. Numata
  • 学会等名: 3rd International Conference on Environmental Science and Development
  • 発表場所: シンガポール，ホテルローヤル