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2021 年度 実績報告書

ピンサー機能を附与したジフェノールを鍵とする高選択的パラジウム抽出剤の革新的開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K11705
研究機関秋田大学

研究代表者

山田 学  秋田大学, 理工学研究科, 講師 (90588477)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードピンサー抽出剤 / パラジウム / 溶媒抽出 / 白金族精製 / 二次資源
研究実績の概要

本研究では、ジフェノールを基本構造としたピンサー配位子特有の性質である「特定元素と特異的な結合を形成する能力」を附与したパラジウム(Pd(II))抽出剤の開発を目標し、二次資源に含まれるパラジウムを高選択的・高効率で回収できる抽出システムの構築を目指した。
最終年度は、これまでに合成した架橋部にスルフィド基を有する2,2´-スルファンジイル-4,4´-tert-ブチルジベンゼンチオールのチオール部位にオクチル基を導入した抽出剤を中心に、二次資源である使用済み自動車排ガス浄化触媒の浸出溶液の原液から最適なPd(II)の抽出条件を精査した。また、本抽出実験後に抽出相に含有する鉄(Fe(III))を除去する工程として水による抽出相の洗浄を加え、剥離剤による逆抽出を行うことで、Pd(II)を選択的に回収できることを見出した。更なる抽出メカニズムの検討として、結晶構造解析と核磁気共鳴スペクトル、量子化学計算を組み合わせることにより、それぞれ結晶中と溶液中でPd(II)-抽出剤の錯体構造の配位環境に違いがあることがわかった。
以上より、研究期間全体の成果として、ジフェノールを基本構造とする新たな抽出剤の合成ルートを見出すと共に、抽出条件(抽出剤や金属濃度、塩酸の濃度、振とう時間、多種多様な金属が存在するモデル溶液からのPd(II)選択性の評価)を検討することで本抽出剤のPd(II)の抽出に関する基本的性質を明らかにした。また、抽出メカニズムの解明を単結晶X線構造解析や核磁気共鳴スペクトル、量子化学計算を駆使することで推定することができた。さらに、使用済み自動車排ガス浄化触媒の浸出溶液の原液から高効率・高選択的にPd(II)を回収できる抽出システムを見出すことができた。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 鉱物処理の研究から展開した過熱水蒸気による基板リサイクルと溶媒抽出用「抽出剤」に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      柴山 敦,山田 学,川村 茂,芳賀一寿
    • 雑誌名

      金属

      巻: 91 ページ: 863-866

  • [学会発表] Effective Palladium(II) Separation from a Leachate of Automotive Catalysts Using a Pincer-Type Extractant2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada, M., Ohira, T., Watanabe, N., Shibayama, A
    • 学会等名
      The Ninth International Conference on Materials Engineering for Resources (ICMR2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Pincer型抽出剤等の開発と浮選用捕収剤に向けたマルチコレクターへの研究挑戦2021

    • 著者名/発表者名
      柴山 敦,山田 学,芳賀 一寿
    • 学会等名
      化学工学会 第52回秋季大会(岡山)
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶媒抽出用抽出剤から捕収剤への利用を考えたマルチコレクターの開発と浮選効果2021

    • 著者名/発表者名
      柴山 敦,山田 学,芳賀 一寿
    • 学会等名
      資源・素材2021(札幌)
    • 招待講演
  • [備考] レアメタル回収のための分離剤の開発(秋田大学広報誌「アプリーレ」No.73)

    • URL

      https://www.akita-u.ac.jp/honbu/info/magazine/aprire/newbook/73/index.html#page=27

  • [産業財産権] 化合物、金属捕収剤および金属抽出剤2021

    • 発明者名
      柴山 敦,山田 学,芳賀 一寿,趙 佳
    • 権利者名
      柴山 敦,山田 学,芳賀 一寿,趙 佳
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2021-149785

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公開日: 2022-12-28  

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