| 研究課題/領域番号 |
17K05895
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| 研究機関 | 東京学芸大学 |
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研究代表者 |
國仙 久雄 東京学芸大学, 連合学校教育学研究科, 教授 (10251571)
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| 研究分担者 |
吉原 伸敏 東京学芸大学, 理科教員高度支援センター, 准教授 (50158515)
梶山 哲人 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部環境技術グループ, 上席研究員 (50387346)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ビス-ベータジケトン / 溶媒抽出 / 分離能 / 希土類金属イオン |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、エステル化反応と還元反応で合成される配位子を用いた錯生成反応を溶媒抽出法によって解析し、金属の分離材として適用するための検討を行うことを目的とした。２９年度に、末端にフェニル基またはフルオロフェニル基を導入した配位子の合成を行った。この配位子のユニークな錯生成反応の有用性を、溶媒抽出法による平衡解析で明らかにする。
３０年度は芳香族化合物の二つの部位に２個のベータジケトンを導入した新規分離材
1, 3-bis(3-phenyl-1, 3-propanedione)benzene (m-BPPB)と1, 4-bis(3-phenyl-1, 3-propanedione)benzene (p-BPPB)の合成を行った。この配位子の選択性を、遷移金属イオンと希土類金属イオンの溶媒抽出法により確認した。さらに、希土類金属を抽出した際に協同効果試薬であるTOPOを添加した実験も行い、抽出能と選択性を検討した。
BPPBを用いるとCuの抽出が可能となったが、希土類金属イオンの抽出は困難であった。そこで、TOPOを添加した協同抽出を行ったところCuと希土類金属を抽出することができた。CoとNiは抽出されなかったが、Cuと希土類金属イオンは抽出されるpH領域を酸性側へ大きくシフトし、抽出能の向上が見られた。また、TOPOを添加した抽出系では、希土類金属イオンの選択性が向上した。
今後、BPPBが有機溶媒に溶けにくいことを利用し、樹脂に吸着担持、あるいは化学結合させることによって固液抽出での捕集材として利用することを３１年度に検討することも必要と考えられる。
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| 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
30年度は、スペーサーの両端にベータジケトンが結合している抽出剤の選択性を検討した。30年度は、スペーサーを直鎖の炭化水素から芳香環に変更したときに発現すると考えられる選択性の変化を、希土類金属イオンを用いて検討した。この検討項目は、29年度に実施を予定していたが、30年度に実施予定の検討項目を29年度に実施した計画の変更に伴い、30年度に検討した項目である。
30年度は昨年度の実施項目変更の予定に示した通りに、スペーサーを芳香環に変化させたビス-ベータジケトンをいくつか合成し、希土類金属イオンの選択性を溶媒抽出法を用いて検討した。そこでは、抽出機構と抽出能および、選択性向上を図るための共同抽出も併せて検討した。
以上のように、実施事項は前後したが、検討予定項目を過不足無く実施していると考えられることから、概ね順調に進展していると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
３０年度はアルキル鎖を芳香環に変更したビス-ベータジケトンによる希土類金属イオンの選択性を溶媒抽出法で検討した。３１年度は、この結果を踏まえて、より選択性と捕集能の向上を図るため、以下の項目を検討する。
＜配位子の合成＞ これまでに検討してきた配位子を、オクタデシル基などのアルキル鎖で表面修飾したシリカゲル上にそれぞれの配位子を吸着担持させた新規分離材を合成する。最初に遷移金属の捕集挙動を詳細に検討する。その後、希土類金属イオンの選択制に関する検討も行う。研究の進捗状況によっては、興味深い結果が得られた配位子に注目し、重点的に実験を行い、その特異な性質を明らかにする。
＜複核錯体の抽出挙動の解析＞ ３０年度の検討結果では、ベータジケトンを芳香環で結合させた配位子を用いて希土類金属イオンを抽出した際、複雑な組成の錯体が生成すると考えられた。しかしながら、これらの抽出組成の解析は溶媒抽出法では困難であるので、固体の錯体を合成し、組成の決定を試みる。
＜トリス-ベータジケトン配位子の合成＞ 申請時には予定していなかったが、ベータジケトン配位子を３個アルキル鎖末端に結合させた配位子の合成を試みる。できる限りこれらの配位子の抽出特性を遷移金属イオンを用いて検討を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
配位子の合成において、予想以上に収率が高く順調に進み、当初予定した合成原料の購入額に達しなかったため、次年度使用額が生じた。31年度はこの次年度使用額も併せて、新規抽出剤の合成のために用いて、研究を推進する予定である。
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