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Optical properties of trinuclear citrate complexes containing 4f and 5f block metals

4f-5fブロック金属を含有した三核クエン酸錯体の光特性

青柳 登; Palladino, G.*; 長崎 晋也*; 木村 貴海

Aoyagi, Noboru; Palladino, G.*; Nagasaki, Shinya*; Kimura, Takaumi

高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に係る研究において、III価のマイナーアクチノイドは、土壌中に存在する有機物と化学的に相互作用しながら移行することが懸念される。この相互作用がどのような錯生成反応を引き起こすのかを理解するために、本研究では、土壌中に存在する典型的な錯生成剤であるクエン酸に注目し、電位差滴定、核磁気共鳴及び時間分解型レーザー誘起蛍光分光を用いた分析を行った。その結果、マイナーアクチノイド及びその化学アナログであるランタノイドは、単核錯体の他に、二核及び三核錯体を生成することが明らかになった。この結果は、これまでコロイド粒子が核種移行に影響を及ぼすことが指摘されてきたが、それだけでは十分でなく、小さいサイズの錯体も移行評価に影響することを意味している。

The speciation and coordination geometries of M(III)-citrate complexes in aqueous solutions, where M denotes Eu, Tb, Lu, or Cm, are studied using potentiometric titration, nuclear magnetic resonance spectroscopies. Their photophysical properties are also characterized by time-resolved fluorescence spectra. The formation constants of mononuclear, dinuclear, and trinuclear Lu-citrate species were determined by potentiometric titration in 3.00 M NaClO$$_{4}$$ aqueous media. Terminal carboxylic conformation in trinuclear complexes comprised both the five- and six-membered rings at different exchanging rates. Hydration states evaluated for Eu$$^{3+}$$ ions are the chemical formula of [Eu(Cit)$$_{2}$$ (H$$_{2}$$ O)$$_{2.5}$$ ]$$^{3-}$$ and [Eu$$_{3}$$(OH)$$_{4}$$(Cit)$$_{4}$$(H$$_{2}$$O)$$_{3.4}$$]$$^{7-}$$. These complexes in aqueous solution have geometrical similarity to the crystal structures in the literature. Furthermore, the entity of the hetero-trinuclear complex induces the intramolecular energy transfer from Tb$$^{3+}$$ to Eu$$^{3+}$$. The incorporation of Cm$$^{3+}$$ into these homo/hetero-trinuclear citrate complexes proved to be a successful trial to probe the formation of actinide polymer at a trace level.

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パーセンタイル:100

分野:Chemistry, Multidisciplinary

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