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XPS analysis for Cs adsorbed on L-cysteine/Au nanoparticle

Lシステイン/Auナノ粒子上の吸着CsのXPS分析

塚田 千恵*; 吉田 光; 小川 智史*; 吉越 章隆 ; 八木 伸也*; 矢板 毅

Tsukada, Chie*; Yoshida, Hikaru; Ogawa, Satoshi*; Yoshigoe, Akitaka; Yagi, Shinya*; Yaita, Tsuyoshi

福島において、土壌および水中の放射性Csの除染が求められている。バルクに比べて高い表面積密度を有することから金ナノ粒子(AuNPs)はCs吸着剤として魅力的である。液中プラズマによって作製したAuNPsは、ほぼ清浄性を保って分散する。そしてAuNPs上に高密度でLシステインが吸着することが知られており、Lシステイン中の-COO-とCs+イオンとの相互作用を利用した吸着が期待できる。本研究では、CsのAuNPsへの吸着を調べた。Cys/AuNPはNa1sピークが観測されたが、CsCl/Cys/AuNPでは観測されなかった。また、Cs 3$$d_{5/2}$$ピークは、Cys/AuNPには観測されず、CsCl/Cys/AuNPには観測された。これらの結果から、Cys/AuNP上のNa$$^{+}$$イオンは、CsCl水溶液中でCs+によって置き換わったと推定される。Cys/AuNPとCsCl/Cys/AuNPには、O 1sピークが観測された。ここで、CsCl/Cys/AuNPのピーク位置が、Cys/AuNPに比べてより高結合エネルギー側にあったので、Cs+によって置き換わったことによって-COO-の分極が増加したと推察される。

The decontamination of radioactive Cs from the soil and the water has been required in Fukushima. Gold nanoparticles (AuNPs) are attractive candidate for Cs adsorbent. AuNPs fabricated by solution plasma method is not covered by dispersant and is almost clean. It is known that L-cysteine rapidly adsorbs and exists with high density on the AuNPs surface. The electrostatic attractive force may be useful to induce interactions between -COO- of L-cysteine and Cs$$^{+}$$ ion in aqueous solution. This study reveals the adsorption reaction between the Cs and the Cys/AuNP. Cys/AuNP has a peak and CsCl/Cys/AuNP has no peak in Na 1s spectra. Cys/AuNP has no peak and CsCl/Cys/AuNP has a peak for Cs 3$$d_{5/2}$$ spectra. From these results, Na$$^{+}$$ on Cys/AuNP is replaced by Cs$$^{+}$$ after reaction in CsCl aqueous solution. Cys/AuNP and CsCl/Cys/AuNP have a O 1s peak, where the peak position of CsCl/Cys/AuNP is higher than that ofCys/AuNP. This indicates the further polarization of -COO- by replacing Na$$^{+}$$ by Cs$$^{+}$$.

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