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Flow electrolysis of U, Np and Pu ions utilizing electrocatalysis at a column electrode with platinized glassy carbon fiber working electrode

白金黒付グラッシーカーボン繊維の電極触媒効果を利用したU, Np及びPuのカラム電極フロー電解

北辻 章浩  ; 木村 貴海 ; 木原 壯林*

Kitatsuji, Yoshihiro; Kimura, Takaumi; Kihara, Sorin*

白金黒付グラッシーカーボン繊維を作用極とするカラム電極を作製し、種々の原子価のU, Np及びPuの酸化還元をフロー電解により調べた。電解挙動を従来用いてきたグラッシーカーボン繊維を作用極とするカラム電極によるものと比較した。白金黒の電極触媒作用によりNp(V)及びPu(V)の還元に対する過電圧が大きく低減され、Np(V)からNp(IV)への一電子還元波とそれに引き続くNp(III)への一電子還元波の逐次還元されることがわかった。また、Pu(VI)は、Pu(V)やPu(IV)を経ることなくPu(III)まで三電子還元された。これらの電解挙動は、従来用いてきたグラッシーカーボン電極で観られた還元とは異なる反応過程によるものである。これに対しU(VI)の還元や、Np及びPuの可逆な酸化還元は、電極触媒による影響が小さい。回転ディスク電極ボルタンメトリー測定により、白金黒付電極での還元過程を調べ、白金の還元的水素吸着電位よりも高い電位で、Np(V)の還元電流が流れることを初めて見いだした。得られた酸化還元データをもとに、U, Np及びPuの迅速かつ精密な原子価調整法を提案した。

Redox reactions of U, Np and Pu ions of various oxidation states were investigated by flow electrolysis at a column electrode (CE) equipped with a platinized glassy carbon (GC) fiber working electrode (Pt/GC-WE), and compared with those observed at the CE with an ordinary activated GC fiber working electrode (GC$$_{rm act}$$-WE). Since the overpotential for the reduction of NpO$$_{2}$$$$^{+}$$ and PuO$$_{2}$$$$^{+}$$ were decreased when Pt/GC-WE was employed, the one-electron reduction of NpO$$_{2}$$$$^{+}$$ to Np$$^{4+}$$ followed by that of Np$$^{4+}$$ to Np$$^{3+}$$ and the one-step three-electron reduction of PuO$$_{2}$$$$^{2+}$$ to Pu$$^{3+}$$ proceeded at the CE with Pt/GC-WE, different from the reduction processes of NpO$$_{2}$$$$^{+}$$ and PuO$$_{2}$$$$^{2+}$$ at the CE with GC$$_{rm act}$$-WE. A rapid and precise method for the preparation of U, Np and Pu ion of a desired oxidation state was proposed by taking advantage of the unique characteristics of the CE with Pt/GC-WE.

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パーセンタイル:5.43

分野:Electrochemistry

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