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2019 年度 実績報告書

超強塩基性領域において機能する新規元素認識型繊維状吸着材の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14138
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

植木 悠二  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員(定常) (50446415)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード量子ビーム / 放射線グラフト重合 / 金属吸着材 / 官能基 / 重金属
研究実績の概要

本研究課題は、放射線グラフト重合技術を駆使することにより、pH 15の超強塩基性水溶液中に含まれる極微量の金属イオンを吸着可能な新規金属吸着材の創製を目的としている。目的とするピペラジニル-ジチオカルバミン酸基(PZ-DTC)を有する金属吸着材は、(1) ポリエチレン製不織布基材へのメタクリル酸グリシジル(GMA)のグラフト重合、(2) GMAグラフト鎖へのN-Boc-ピペラジニル基の導入、(3) N-Boc基の脱保護化、及び、(4) 二硫化炭素処理によるグラフト鎖へのジチオカルバミン酸の導入といった4段階反応により合成することに成功した。本金属吸着材の官能基密度は、2.122 mmol-PZ-DTC/g-吸着材に達した。中性領域(pH 6)における金属吸着特性は、Na+ < Mg2+、Ca2+、Co2+、Cd2+ < Pb2+ << Cu2+の順となり、本金属吸着材は銅イオンに対して特異的選択性を示した。また、本金属吸着材は、pH 15の超強塩基性領域においても金属吸着機能を失うことはなく、10 M NaOH水溶液の主成分であるナトリウムイオン(Na+濃度:10 M)に対して、4桁低いオーダーで溶存する銅イオン(Cu2+濃度:1.573 mM)を効率的かつ選択的に吸着することができた。pH 15における銅イオン吸着容量は、0.754 mmol-Cu2+/g-吸着材であり、この数値は、他のアミン型金属吸着材の約2.4倍の値を示した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Fibrous Metal Adsorbent with a Piperazinyl-Dithiocarbamate Group by Radiation-Induced Grafting and Its Performance2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Ueki, N. Seko
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 ページ: 2947-2956

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03799

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of Fibrous Grafted Metal Adsorbent Having Piperazinyl-Dithiocarbamate Group2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Ueki, N. Seko
    • 雑誌名

      QST-Takasaki annual report 2018

      巻: QST-M-23 ページ: 46-46

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 放射線グラフト重合技術による汎用プラスチックへの機能付与2019

    • 著者名/発表者名
      植木悠二
    • 雑誌名

      プラスチックス

      巻: 70(11) ページ: 54-58

  • [学会発表] ピペラジニル-ジチオカルバミン酸基を有する繊維状金属吸着材の合成2019

    • 著者名/発表者名
      植木悠二, 瀬古典明
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2019
  • [備考] 量子科学技術研究開発機構 新技術説明会 2)汎用素材を機能性材料に変化する

    • URL

      https://shingi.jst.go.jp/list/program/2019_qst.html

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公開日: 2021-01-27  

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