• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

液液界面反応を利用した金属リサイクル技術の開発と中空ナノ粒子構造体の創製

研究課題

研究課題/領域番号 16K00619
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

下条 晃司郎  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (50414587)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードナノ材料 / 廃棄物再資源化 / 抽出分離 / エマルション / 物質徐放
研究実績の概要

本研究では産業廃棄物から有価金属である金をリサイクルし、環境保全および資源の有効利用を目指すと共に、回収した金をナノマテリアルとして期待されている中空ナノ粒子として資源化することを目的としている。
初年度は、金イオンAu(III)に選択性を示す抽出剤を新たに合成し、液液抽出実験によるAu(III)の抽出分離を検討した。具体的には、抽出剤としてジグリコールアミド酸型酸性抽出剤N,N-dioctyldiglycolamic acid (DODGAA)、ジチオグリコールアミド酸型酸性抽出剤N,N-dioctylthiodiglycolamic acid (DOTDGAA)、リン酸化アミド型酸性抽出剤(2-(dioctylamino)-2-oxoethoxy)methylphosphonate (DOAOBPA)、ジアミド型酸性抽出剤tetra(n-octyl)nitriloacetic acid diacetoamide (TONTADA)、ジグリコールアミド型中性抽出剤N,N,N',N'-tetra(n-octyl)diglycolamide (TODGA)の計5種を用いたところ、次のような抽出挙動が観測された。
1. DODGAAはAu(III)を最大で50%程度しか抽出できないが、エーテル酸素を硫黄に置換したDOTDGAAはソフトドナー性によりAu(III)との相互作用が強くなり、Au(III)を定量的に抽出することが可能となった。
2. DOAOBPA、TONTADA、TODGAは水相の酸性度が高いほどAu(III)の抽出率が増加し、定量的な抽出が可能であった。特にTONTADAはAu(III)に対して極めて高い抽出能を示した。一方、DOAOBPAおよびTODGAは他の白金族系金属に比較して高いAu(III)選択性を示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度はAu(III)に対して高い抽出能および選択性を有する数種類の抽出剤の開発に成功した。研究計画時に提案した研究項目について、おおよそ計画どおりに研究が遂行できており、ほぼ目標が達成された。次年度は水/有機溶媒/水の三相からなる乳化液膜(W/O/Wエマルション)を調製し、Au(III)の抽出分離を行うとともに、内水相/有機相の液液界面を反応場として還元を行い、抽出したAu(III)から空洞を有する中空金ナノ粒子を合成する。

今後の研究の推進方策

次年度以降は、まず、新たに開発した抽出剤と界面活性剤を用いて安定なW/O/Wエマルションの調製を行う。さらに金メッキ模擬廃液を用いたAu(III)の選択的抽出を行い、速度論的に抽出分離挙動を解析する。水相の液性(pH、緩衝剤など)、抽出剤および界面活性剤の種類、抽出剤および界面活性剤濃度、有機相と水相の体積比などの実験条件を変化させて、W/O/Wエマルションの安定性とAu(III)の抽出分離挙動が最適となる条件を明らかにする。
次に、内水相に還元剤を加えた条件で、W/O/WエマルションにAu(III)を選択的に抽出し、抽出されたAu(III)を内水相/有機相界面で還元することで中空金ナノ粒子の合成を行う。また、還元剤の種類や濃度を適宜変えることで、液液界面における還元効率と金殻の成長速度を調節する。さらに、内水相の体積やAu(III)を調整することで中空金ナノ粒子の粒子径や膜厚などの構造制御を検討する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] イオン交換能を有する金属分離試薬の開発とそれを固定化した金ナノ粒子による比色分析法への展開2017

    • 著者名/発表者名
      下条晃司郎
    • 雑誌名

      日本イオン交換学会誌

      巻: 28 ページ: 1-10

    • DOI

      http://doi.org/10.5182/jaie.28.1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of Tf2N- anions in the ionic liquid-water distribution of europium(III) chelates2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okamura, Noboru Aoyagi, Kojiro Shimojo, Hirochika Naganawa, Hisanori Imura
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 7 ページ: 7610-7618

    • DOI

      10.1039/c6ra27208h

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extraction Behavior of Rare-earth Elements Using a Mono-alkylated Diglycolamic Acid Extractant2016

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Shimojo, Iori Fujiwara, Kiyoshi Fujisawa, Hiroyuki Okamura, Tsuyoshi Sugita, Tatsuya Oshima, Yoshinari Baba, Hirochika Naganawa
    • 雑誌名

      Solvent Extraction Research and Development, Japan

      巻: 23 ページ: 151-159

    • DOI

      http://doi.org/10.15261/serdj.23.151

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カリックス[4]アレーンジグリコールアミド酸誘導体:ランタノイド抽出への応用2017

    • 著者名/発表者名
      下条晃司郎、矢部誠人、杉田剛、岡村浩之、大橋朗、長縄弘親
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] 三座配位構造を持つリン酸系配位子の開発と金属抽出特性2017

    • 著者名/発表者名
      下条晃司郎、杉田剛、岡村浩之、長縄弘親
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都・江東区)
    • 年月日
      2017-03-06 – 2017-03-08
  • [学会発表] 四座配位構造を持つ酸解離型ジアミド系配位子の開発と抽出特性の網羅的検討2016

    • 著者名/発表者名
      下条晃司郎、杉田剛、矢部誠人、岡村浩之、大橋朗、長縄弘親
    • 学会等名
      第35回溶媒抽出討論会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-29
  • [学会発表] 酸解離型ジアミド系配位子の開発と金属イオン抽出特性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      下条晃司郎、杉田剛、矢部誠人、岡村浩之、大橋朗、長縄弘親
    • 学会等名
      日本分析化学会第65年会
    • 発表場所
      北海道大学工学部(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] Diglycolamic Acid-type Extractant for Rare-earth Elements2016

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Shimojo, Tsuyoshi Sugita, Hiroyuki Okamura, Hirochika Naganawa
    • 学会等名
      International Symposium on Lanthanide Coordination Chemistry 2016
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県・相模原市)
    • 年月日
      2016-06-04 – 2016-06-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Extraction Separation Systems Using Ionic Liquids2016

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Shimojo
    • 学会等名
      2th German-Japanese Microsymposium "Solvent Extraction: From Fundamentals to Applications"
    • 発表場所
      ドレスデン(ドイツ)
    • 年月日
      2016-05-09 – 2016-05-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] イオン液体研究最前線と社会実装2016

    • 著者名/発表者名
      岡村浩之、下条晃司郎
    • 総ページ数
      335 (220-227)
    • 出版者
      シーエムシー出版

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi