2023 Fiscal Year Research-status Report
青色マンガン(V,VI)リン酸化合物の合成とキャラクタリゼーション
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22K05266
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
沼子 千弥 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (80284280)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ハイドロキシアパタイト / 湿式沈殿法 / XAFS / マンガン / 青色 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリアで発掘された青色ビーズと同質の青色物質を非生物系で合成することを目的として、常温常圧・湿式でハイドロキシアパタイト（HAp)の沈殿を合成条件の検討を行った。1M硝酸カルシウム水溶液にビュレットで1Mリン酸水素アンモニウム水溶液を滴下しながら、駒込ピペットで硝酸やNaOHでpHを 2, 6, 7, 8, 10, 12 に調整し, Hapの合成を行った。pH = 2ではCaHPO4・2H2Oのみがみられたが、pH = 6以上でHApが生成していくとともに減少し、pH = 10, 12ではHApのみが存在することがわかった。
次に、過マンガン酸カリウム水溶液を水酸化ナトリウムでpH 12以上にしてから、過酸化水素などの還元剤を添加したところ、水溶液の色が、赤紫色から青色、緑色、褐色と変化し、最後は褐色の沈澱が生じて上澄みは透明になることがわかった。還元剤の添加量により、この変色の速度が変化することも確認した。
さらに、上記のHApの合成条件のうちpH12を採用し、過マンガン酸カリウム水溶液と還元剤を添加して、Mn添加HApの合成を試みたところ、本来白色のHApと異なり、青色や緑褐色の沈澱が得られた。沈澱は数日放置しても変色・退色を起こさず、水溶液とは異なり安定に固定されることがわかった。
これらの生成物の結晶構造を粉末X線回折で、マンガンの化学状態をMn K-XAFS測定に評価を行った。現在、測定データの解析中である。また、その測定結果より、今後の青色のマンガン化合物の合成方法について検討を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シリアで発掘された青色ビーズと同質の青色物質を非生物系で合成することを目的として、まず、常温常圧・湿式でHApの沈殿を合成条件の検討を行い、そのプロトコルを確立した。また、HApの形成環境にマンガンを共存させ、青色が安定に固定科されている化合物のを得られる合成条件をみいだした。これは本研究にとって大きな進捗であり、研究計画の2/3まで到達してたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成で得た青色化合物に対してX線回折による結晶構造解析やXAFSによるマンガンの化学状態分析を行い、ハイドロキシアパタイトにおけるマンガンの存在サイトや化学状態の特定を進める。そこから、青色のマンガン化合物の形成メカニズムや安定化の要因の検討を行う。さらにマンガンの含有量を大きくしながら合成を行い、青色化合物へのマンガンの添加可能量の範囲を決定する。また、マンガン含有量と青色の呈色の相間についても調べる。また、この青色物質に紫外線や酸・塩基を暴露し、青色化合物の安定性についても知見を得ることを試みる。
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| Causes of Carryover |
研究は順当に執行されているが、最終年度に実施すべき実験が多くなったため、その分の予算を翌年度に移行させた。これにより最終年度には、十分に成果をあげられると考える。
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