2022 年度実績報告書

液ー液抽出における貴金属錯体の界面反応及び高次構造に基づく新規分離系開発

研究課題

研究課題/領域番号	20H02497
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
研究代表者	成田弘一国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (60357689)
研究分担者	伊藤文之国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20344153) 元川竜平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原子力科学研究所物質科学研究センター, 研究主幹 (50414579) 上田祐生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原子力科学研究所物質科学研究センター, 研究職 (80806638) 阿久津和宏一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任技師 (60637297)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	溶媒抽出 / 金 / パラジウム / 小角散乱 / 界面構造
研究実績の概要	（１）ジブチルカルビトール－塩化金酸抽出メカニズムＸ線及び中性子小角散乱法を用いてジブチルカルビトール（DBC）中での塩化金酸と水分子の状態に着目した検討を行った。Ｘ線小角散乱では、DBC中の塩化金酸の濃度上昇に従ってナノサイズの不均一な凝集体が生成し、そのサイズが徐々に大きくなること示唆されており、塩化金酸の会合体がDBC中に存在することが明らかにされた。ところが、ある一定量の塩化金酸を抽出した場合には、DBCと塩化金酸が分子レベルで混合してランダムに溶液内に分散することが示された。中性子小角散乱法では、重水素化されたDBCと重水/軽水の混合液を用いたコントラストマッチング法を利用してDBC内の水分子による散乱シグナルのみを観測する実験を行った。その結果、水分子も溶液内でナノサイズの不均一な疎密をつくることがわかった。水分子の空間分布に関する不均一性は、塩化金酸との相互作用に影響を受けている可能性がある。また、強酸溶液中の溶液構造を知るため、DBCの代わりにジメチルカルビトール(DMC)を用いた系について、量子動力学計算を行った。塩化金酸のClが一つDMCで置換される構造が見いだされ、金錯体周りの水分子とDMCの分布が不均一になることが示された。（２）パラジウム抽出速度への1-オクタノール濃度の影響中性子反射率データの解析により、有機相/水相界面付近における水分子及びジヘキシルスルフィド(DHS)分子の分布状態を調べた。その結果、溶液の1-オクタノール濃度の増加に伴い水分子及びDHS分子の濃度は界面から±2nm程度の範囲で大きく変化することが明らかとなった。本結果から、1-オクタノール添加によるパラジウム抽出速度の低下は、水分子及びDHS分子の界面濃度変化と相関があることが示唆された。
現在までの達成度 (段落)	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
今後の研究の推進方策	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。