Catalytic reduction of Uranyl ion by metal hydroxide nanoparticles

金属水酸化物ナノ粒子によるウラニルイオンの触媒還元

北辻 章浩  ; 大内 和希  ; 蓬田 匠   ; 音部 治幹  

Kitatsuji, Yoshihiro; Ouchi, Kazuki; Yomogida, Takumi; Otobe, Haruyoshi

U, Np, Pu等のアクチノイドイオンの低酸性度溶液中での挙動解明を目的に、アクチノイドイオンの化学状態変化を伴う電極反応を調べてきた。今回、ウランの自触媒還元の反応機構を明らかにするため、種々の金属水酸化物の触媒効果を調べた。4価Zr水酸化物が共存する溶液中で、6価ウランをバルク電解還元すると、還元電流の増加が観測され、ウランが速やかに4価まで還元されることが分かった。これはZr(IV)水酸化物が触媒的に作業していることを示している。Zr(IV)は酸化還元不活性であり電子授受には関与しないため、水酸化物としての性質が触媒的に作用していると考えられる。生成したウラン微粒子の化学状態分析の結果も合わせて報告する。

The electrode reactions of actinide ions such as U, Np and Pu with coupled chemical reactions have been studied to clarify the reaction mechanism of the ions in a low-acid solution. In the present study, catalytic effect of some kinds of metal hydroxide is investigated in order to elucidate the reaction mechanism of U reduction of autocatalysis. In the case of the solution coexisting Zr(IV) hydroxide, the larger reduction current of U(VI) was observed in initial stage of bulk electrolysis. This result indicates that U(VI) was reduced further to U(IV) with catalysis of Zr(IV) hydroxide. Zr(IV) is redox inactive. Thus, in the catalytic reduction of U, the metal hydroxide particle does not participate directly in electron transfer. The metal hydroxide catalyst seems to provide reaction field to reduction of U(V). The results of chemical state analysis of the U particles are also discussed.