無機細孔材料のナノ空間を利用した水中有機汚染物質の吸着除去に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580580
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 田村 紘基 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10002023)
• Keywords: 層状化合物 / インンターカレーション / イオン交換 / ナノ層間 / 四チタン酸 / バーネサイト / ハイドロタルサイト

Research Abstract

本年度は下記の無機細孔材料を調製し特性を評価した。
1 チタン酸:酸化チタンと炭酸カリウムを混合して焼成し四チタン酸カリウムを得、酸処理により四チタン酸を得た。四チタン酸はチタン(IV)酸化物八面体からなる屈曲した屏風型層状構造をもち、層は交換性プロトンをもつ.四チタン酸に対するナトリウムイオンおよびカリウムイオンの吸着等温線を求めた.吸着量は,弱酸である層のプロトンとの交換によりpHの増加とともに増加するが,反応は層間の吸着イオン間の反発のため抑制を受けることがわかった.交換プロトンは層および層間に水分子として存在するものと考えられた.
2 層状二酸化マンガン(バーネサイト):過酸化水素-水酸化ナトリウム混合溶液にマンガン(II)塩を加え,湿式酸化によってバーネサイトを得た.バーネサイトは,マンガン(IV)の一部がマンガン(III)に置換されているため負電荷をもち層状構造をとる.酸処理によって層間カチオンをプロトンに置換してプロピルアミンと反応させたところ,この分子は層間に進入し層間距離が増大した.
3 ハイドロタルサイト:マグネシウムとアルミニウムの硝酸塩混合溶液を水酸化ナトリウム溶液に添加し,複水酸化物(ハイドロタルサイト)を得た.ハイドロタルサイトはマグネシウムの一部がアルミニウムイオンで置換されているため正電荷をもち,層状構造をとる.層間の硝酸イオンとの交換によりATP陰イオンが取り込まれ,層間距離が増大した.

Research Products

• [Publications] 田村, 中村, 吉川: "層構造をもつ四チタン酸のアルカリ金属イオン交換反応特性"Electrochemistry. 70・7. 530-535 (2002)
• [Publications] 田中, 田村, 吉川: "スピネル型二酸化マンガントンネルサイトへの水溶液からのリチウムイオン取込反応速度のモデル化"Electrochemistry. 70・8. 622-629 (2002)
• [Publications] H.Tamura: "Ion Complexation at Oxide-Solution Interfaces"The Encyclopedia of Surface and Colloid Science. Marcel Dekker, Inc.. 2856-2875 (2002)