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従来金属イオンの分離・濃縮を行うことを目的に開発・研究が行われてきた。W/O/W型エマルション(乳化液膜)を、微粒子材料の調製場として用いる新規プロセスについて検討した。
1.高度にモルホロジー制御された希士類しゅう酸塩微粒子の調製
希士類イオンを液膜相への抽出・内水相への逆抽出を通して輸送し、内水相のしゅう酸と反応させ微粒子を調製した。アルキルリン酸抽出剤を用いることで、軽希士類から重希士類にわたるほぼすべての希士類元素について、直径0.2〜0.6ミクロンの球形微粒子が調製できた。液膜中のイオンの移動過程のシミュレーションを行った結果、生成する粒子の粒径は希士類イオンの各内水相への分配および内水相中に仕込まれたしゅう酸イオンの量により決定されることが示された。計算より予測された粒径や粒径分布は実験値と良好に一致し、外水相への仕込み希士類イオン濃度や内水相径の制御により生成粒子径を制御できた。
2.炭酸カルシウム中空微粒子の調製
Caイオンを内水相へ輸送し炭酸塩と反応させて炭酸カルシウム微粒子を調製した。冷凍解乳法という新規な手法により、内水相径とほぼ同じミクロンサイズの中空構造球形微粒子が得られた。結晶形は通常水溶液で得られるカルサイトではなく一般に不安定なバテライトであった。これらより、エマルション系において、生成粒子の粒径、モルホロジー、さらには結晶形をも制御できることが示された。またCaイオンを内水相でリン酸塩と反応させ沈殿させた。サブミクロンサイズ Caヒドロキシアンパタイト球形微粒子が得られた。
3.複合しゅう酸塩微粒子の調製
外水相に2種類の金属イオンを供給した場合、各金属イオンの抽出能や抽出速度の相違により内水相への金属イオンの輸送が制御され、複合微粒子の微細構造が制御できると考えられる。ケーススタディとしてSr-Pb複合しゅう酸塩中およびFe-Co・Fe-Ni複合しゅう酸塩微粒子を調製した。その結果、前者ではSrしゅう酸塩中にPbしゅう酸塩が微細に分散した構造をもつ微粒子が得られること、後者では粒子表面付近がCoまたはNiに富む針状微粒子が得られ、これを焼成してCoまたはNiフェライトの針状微粒子が得られることを明らかにした。
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