| 研究課題/領域番号 |
25410244
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
露本 伊佐男 金沢工業大学, バイオ・化学部, 教授 (60282571)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 分離 / 還元 / リサイクル / 導電性酸化物 / ホウ酸 / 水素 |
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| 研究実績の概要 |
ホウ酸ナトリウムの作用により，典型金属の酸化物に固溶体として微量に含まれるコバルト，鉄などの元素が水素雰囲気中で還元が促進され，金属単体として表面に析出することを新しい知見として見出した。また，コバルト，鉄などを含まない高純度のアルミノシリケートをホウ酸ナトリウムと混合して還元焼成した際には低い導電性を示す灰色の物質が生成することを確認した。
非晶質となる組成のホウ酸ナトリウムを，様々な組成のアルミノシリケート，または酸化ケイ素と酸化アルミニウム粉末の混合体に添加し，950℃，水素中，2時間の焼成条件で還元焼成した。生成物をEDXなどで分析した結果，新しい知見として，原料のアルミノシリケートに微量に含まれるコバルト，鉄などの還元されやすい元素が，還元されて金属単体として表面に析出していることがわかった。この析出はホウ酸ナトリウムを添加していない場合には観察されず，ホウ酸ナトリウムを添加した場合にのみ起きる現象であることが確認できた。非晶質のホウ酸ナトリウムがフラックス（融剤）として作用し，本来，速度論的には還元されにくい固溶体中に微量に含まれる元素の還元が進行したものと考えられる。これはこれまで報告されていない新しい現象である。
さらに，この還元析出現象がアルミノシリケート以外でも進行することを，標準ポルトランドセメントや固相反応で合成した固溶体を用いて確認した。
今年度得られたこの新しい知見はレアメタルを含む廃棄物からの有価金属の分離，高純度材料からの磁性金属の除去などの技術開発に大きく寄与するものと期待できる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の研究の目的，研究実施計画書の枠を超えて，産業的にも有用と期待できる新しい知見を見出し，高い波及効果が期待できる。
酸化物中に微量に含まれる酸化鉄，酸化コバルトなどは還元環境下に置いても，結晶構造内に固溶された状態にあるため，金属の鉄，コバルトとして析出することはなかった。我々はホウ酸ナトリウムが900℃以上の水素雰囲気中でフラックス（融剤）として作用することで，熱力学的に還元される条件下であれば固溶状態にある微量金属でも還元分離できることを見出した。還元条件を制御すれば，鉄，コバルト以外でも化学ポテンシャルの序列に従って，還元分離することが可能になる。この新しい知見は，高純度の材料調製だけでなく，都市鉱山などにおける微量の有価金属を分離，リサイクルする工程でも活用されることが期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
新しい知見として，ホウ酸ナトリウムがフラックス（融材）として作用し，水素雰囲気科での還元析出を促進することがわかったので，この新しい知見をベースにして，研究を方向付ける予定である。
具体的には，微量の鉄，コバルトなどを含むアルミノシリケート以外の材料からの析出が同様に進行するか，さらに他の微量金属を含む酸化物材料からその微量金属が化学ポテンシャルの序列に従って，還元析出するかなどを実験によって確認する予定である。一度，固溶体を形成すると分離しにくい金属も知られており，これらの金属が分離可能かも検討する。
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