Extended X-ray absorption fine structure study on gel/liquid extraction of f-block elements

f-系列元素のゲル/液抽出に関する広域X線吸収微細構造法による検討

中瀬 正彦*; 小林 徹 ; 塩飽 秀啓   ; 河村 卓哉*; 竹下 健二*; 山村 朝雄*; 矢板 毅

Nakase, Masahiko*; Kobayashi, Toru; Shiwaku, Hideaki; Kawamura, Takuya*; Takeshita, Kenji*; Yamamura, Tomoo*; Yaita, Tsuyoshi

3価アクチノイドと3価ランタノイドの選択的分離を実現することを目的にゲル/液抽出に関する検討を行った。本研究では、N,N,N',N'-tetraallylpyridine-2,6-dicarboxamine (PDA)を含む温感ハイドロゲルを合成し、そのランタノイドとの錯形成についてSPring-8での広域X線吸収微細構造法により検討した。その結果、配位子を含むゲルと含まないゲルとでは、試料温度を変化させた時の動径構造関数(RSF)の変化が異なることが分かった。試料温度を上昇させると、熱振動の増大により動径構造関数のピークは減少するが、PDAを含むゲルではこれに加えピーク位置が近距離側にシフトする様子が観測された。このシフトは、ランタノイド-PDA錯体の化学量論比の変化、もしくは、ハイドロゲル高分子鎖のコンフォメーション変化による親水/疎水特性が変化することに伴う水分子の配位数の変化に由来すると考えられる。

Gel/liquid extraction was investigated to achieve selective separation of trivalent actinides over lanthanides. In this study, thermosensitive hydrogel including N,N,N',N'-tetraallylpyridine-2,6-dicarboxamine (PDA) was synthesized, and its complexation with lanthanide was investigated by extended X-ray absorption fine structure experiments at SPring-8. The radial structure functions (RSF) of solution with gels with and without ligands at different temperatures showed slight differences. As the temperature increased, the RSF decreased owing to the increase in thermal vibration, but PDA-gel showed a shift in the first peak toward the shorter direction. This shift was attributed to the change in stoichiometry of PDA-Ln(III) complexes or coordination number of water molecules affected by the change of conformation of polymer chains and the hydrophilic/hydrophobic properties in the hydrogel.