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2021 年度 研究成果報告書

超音波を用いて合成した紡錘形スコロダイト粒子の生成機構の解明と砒素貯蔵特性評価

研究課題

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研究課題/領域番号 20K22321
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
研究機関秋田大学

研究代表者

北村 優弥  秋田大学, 理工学研究科, 博士研究員 (70885243)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2022-03-31
キーワードスコロダイト / 砒素貯蔵材料 / 非鉄製錬 / 超音波 / 結晶成長促進
研究成果の概要

通常の多面形とは異なる紡錘形スコロダイト粒子の生成機構を明らかにすることを目的とした。二価の鉄イオンと五価の砒酸イオンを含むpH1.0の酸性溶液(70℃)に対して酸素流入と200kHzの超音波を3時間照射することで、高結晶化度(>99%)の紡錘形スコロダイトを合成した。酸素流入のみの場合では低結晶化度(81%)の紡錘形粒子であった。合成初期の前駆体は繊維状であり、その前駆体中のFe(II)の酸化によって結晶核が形成し、それを起点にした結晶成長により紡錘形粒子が生成することがわかった。砒素溶出試験では、超音波照射により合成した紡錘形スコロダイトは、照射しない場合よりも溶出量が少ない結果となった。

自由記述の分野

資源生産環境工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

銅製錬過程において副産物として高濃度で排出される砒素を、スコロダイトを合成することで結晶構造中に安定に固定化する方法が研究されている。通常、スコロダイト粒子の形状は多面形であるが、強酸性溶液下では、紡錘形となる。粒子形状は、比表面積に影響する因子であるため、砒素を安定に貯蔵する上で重要となる。紡錘形粒子の合成に高温長時間の酸化反応が必要であるため、本研究では、低温短時間にて結晶性が高い紡錘形粒子を得るために超音波を使用し、反応初期に生成する前駆体の形状を調べることで紡錘形スコロダイトの生成機構を明らかにした。また、その紡錘形のスコロダイト粒子の砒素貯蔵特性も評価した。

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公開日: 2023-01-30  

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