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2014 年度 実施状況報告書

電解硫酸の光励起に基づく電子産業用有機フッ素化合物の分解・無害化反応システム

研究課題

研究課題/領域番号 24651085
研究機関神奈川大学

研究代表者

堀 久男  神奈川大学, 理学部, 教授 (50357951)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード有機フッ素化合物 / 電解硫酸 / 光反応 / 分解
研究実績の概要

電解硫酸とは硫酸を電気分解して得られる試薬で、電子産業界においてレジストや金属等の除去工程で用いられている新しい反応剤である。電解硫酸は単一な化学物質ではなく、ペルオキソ二硫酸イオンやペルオキソ一硫酸イオン、さらには過酸化水素といった酸化
性化学種から構成されていると言われているが、その組成は経時変化もあるため不明な点が多い。前年度までに電解硫酸中のペルオキソ二硫酸イオン、ペルオキソ一硫酸イオンおよび過酸化水素の定量をATR-IR分光法、顕微レーザーラマン分光法、チタン・ポルフィリン法で行い組成を解明すると共に、電解硫酸を光励起させて水中のトリフルオロ酢酸(TFA、CF3COOH)をフッ化物イオンおよび二酸化炭素まで分解できるかどうか調べていた。26年度は分解対象物質をTFAよりも分子量が高いペンタフルオロプロピオン酸(C2F5COOH)およびヘプタフルオロブタン酸(C3F7COOH)まで拡大し、電解硫酸の存在によりこれらの難分解性有機フッ素化合物を光分解できるかどうか調べた。その結果、これらの物質をフッ化物イオンと二酸化炭素まで分解させることができた。イオン排除クロマトグラフィーによりこれらの物質の分解はペルフルオロアルキル基が短いカルボン酸を経由して進行することが分かった。電解硫酸の代わりに電解硫酸中のペルオキソ二硫酸イオンと同濃度のペルオキソ二硫酸カリウムを用いた反応を行ったところ、電解硫酸を用いた場合よりも反応性は低かった。従ってこれらの物質は電解硫酸を用いることでより効果的に分解できることが分かった。

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

当初の計画の通り電解硫酸の酸化種成分を解明し、TFAをはじめとする各種有機フッ素化合物をフッ化物イオンと二酸化炭素まで分解させることができた。関連する特許出願も行い、学会発表も行ったため順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

電解硫酸の組成と反応生成物の分布の関係を詳細に調べ、電解硫酸が有機フッ素化合物を効果的に光酸化分解する機構の詳細を明らかにした上で論文発表を行いたい。

次年度使用額が生じた理由

26年度に、電解硫酸を用いて炭素数3以上の有機フッ素化合物の実験を行い、論文発表する予定であったが、反応生成物の分布が使用する電解硫酸の組成に大きく依存することが分かった。そこで計画を変更し、各種有機フッ素化合物の分解反応について、電解硫酸の組成と反応生成物の分布の関係を研究期間を延長して詳細に調べ、論文発表することに
したため未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

各種有機フッ素化合物の分解反応について、電解硫酸の組成と反応生成物の分布との関係を調べる実験にかかる経費と成果を発表するための経費(論文校閲および学会等での発表に必要な旅費)に使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (7件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] 揮発性メチルシロキサン類の亜臨界水分解2015

    • 著者名/発表者名
      柿澤拓也,倉田柚花,堀井勇一,堀 久男
    • 学会等名
      第49回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-16
  • [学会発表] 製鋼スラグを用いた過塩素酸イオンの熱水分解2015

    • 著者名/発表者名
      堀 久男、上條順絵、知野亜沙子、井上美紀
    • 学会等名
      第49回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-16
  • [学会発表] 電解硫酸の光励起に基づく水中の有機フッ素化合物の分解反応2014

    • 著者名/発表者名
      堀 久男、真仁田遼、山口諒之助、山本健太、忽那周三、加藤昌明
    • 学会等名
      2014年光化学討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-10-11 – 2014-10-13
  • [学会発表] Iron-induced efficient decomposition of perchlorate using pressurized hot water2014

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hori, Takehiko Sakamoto, Takashi Tanabe, Miu Kasuya, Asako Chino, Qian Wu, Kurunthachalam Kannan
    • 学会等名
      34th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants (Dioxin 2014)
    • 発表場所
      Madrid
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-01
  • [学会発表] 有機フッ素化合物に関する環境問題の動向、分解無害化・再資源化技術の研究状況2014

    • 著者名/発表者名
      堀 久男
    • 学会等名
      サイエンス&テクノロジー社、有機フッ素化学セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-08-29 – 2014-08-29
  • [学会発表] 電解硫酸の光励起を利用した水中のトリフルオロ酢酸の分解反応2014

    • 著者名/発表者名
      堀 久男、真仁田遼、山口諒之助、忽那周三、加藤昌明
    • 学会等名
      第23回環境化学討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-05-14 – 2014-05-16
  • [学会発表] 環状メチルシロキサンの亜臨界水分解2014

    • 著者名/発表者名
      柿澤 拓也,堀 久男,堀井 勇一
    • 学会等名
      第23回環境化学討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-05-14 – 2014-05-15
  • [産業財産権] フッ素系有機化合物の分解方法、及びフッ素系有機化合物の分解装置2014

    • 発明者名
      堀 久男、加藤昌明
    • 権利者名
      堀 久男、加藤昌明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-83193
    • 出願年月日
      2014-04-14

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公開日: 2016-06-03  

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