2005 Fiscal Year Annual Research Report
原子間力顕微鏡による粘土鉱物の溶解その場観察-その溶解速度・機構の解明
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17540457
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
桑原 義博 九州大学, 大学院・比較社会文化研究院, 助教授 (90281196)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上原 誠一郎 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (70158773)
石田 清隆 九州大学, 大学院・比較社会文化研究院, 助教授 (60108602)
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| Keywords | スメクタイト / 溶解速度 / AFM / アルカリ性環境 / 溶解機構 / 反応表面 |
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| Research Abstract |
本年度の主たる研究目標は,新しく導入する加熱AFM法を用いた粘土鉱物の溶解その場観察法の確立と,その実験法を実際に応用した温度50℃前後,アルカリ性環境下におけるスメクタイトのフロースルー溶解その場観察であった.前者に関しては以下のような結果が得られた:(1)温度条件の安定性のための最良の溶液流速は毎分10μl前後であること,(2)粘土粒子の固定法であるPEI法のアルカリ性環境における安定性において,pH12前後までは使用可能であること,(3)異なるAFM走査法(コンタクト・モードとタッピング・モード)における粘土鉱物粒子の溶解反応への影響度の比較研究の結果,両走査法とも使用可能であるが,タッピング・モードではその影響度がほぼ無視できること.これらの結果により,少なくとも温度条件20-50℃までのフロースルー溶解その場観察が可能となった.
実験法の確立により,温度25-50℃,アルカリ性環境下におけるスメクタイトのフロースルー溶解その場観察を行った.その結果,以下のような新たな知見が得られた:(1)全条件においてスメクタイトの溶解反応表面は端表面に限られること,(2)従って,溶解速度を規格化するにあたり,従来用いられているBET比表面積や総表面積で溶解速度を規格化しても本質的な溶解速度は得られず,端表面積で規格化すべきであると提示したこと,(3)および,温度25-50℃,pH11-12の条件下におけるスメクタイトの溶解速度を決定したこと.
これらの研究成果の一部は,日本鉱物学会や国際粘土学会などの国内・国際学会で発表するとともに,国内外の学術雑誌(Clay Science,粘土科学など)に公表した.
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