多面的な分光学的手法による多価金属イオンの収着状態評価

Evaluation of sorption condition of polyvalent metal ions by multidimensional spectroscopic approach

佐々木 隆之*; 小林 大志*; 藤原 健壮 ; 土肥 輝美   ; 飯島 和毅  

Sasaki, Takayuki*; Kobayashi, Taishi*; Fujiwara, Kenso; Dohi, Terumi; Iijima, Kazuki

汚染土壌や事故廃棄物の処分安全評価に資する放射性核種の地中移行挙動を検討するには、収着反応モデル構築のための知見の蓄積が重要である。試料表面の収着元素の状態把握には、種々の分光学的手法による観察が有効である。本年度着目したTEM-EELS法およびTEM-EDS法は、元素の配位環境に関する局所情報を得ることができ、軽元素の感度が高いが、重元素での検討例は殆ど無い。そこで多価アクチノイドのアナログとしてのEuおよびZrを用いて、その適用可能性を検討した。粉末試料EuOおよびZrO(酸化物)、Zr(acac)4(アセチルアセトン錯体)を銅製グリッドに付着させた後、チャージアップおよび飛散防止のためにカーボン蒸着した。Eu酸化物の損失スペクトルには、ゼロロス以外のピークが得られなかった。粒子サイズが大きく、またEuの損失エネルギーが1100eVと大きく、電子の透過が制限されたと推測される。Zr酸化物は100nm以下のナノパウダーであるZr(acac)4では明瞭なEDSピークが得られ、EELSにおいてもZr, Oのedgeに小さいシャープなピークが観測された。

Development of more reliable sorption reaction model is essential for estimating a behavior of radionuclide migration in the environment, which contributes to the safety assessment of waste disposal of contaminated soil and wastes. Observation by various spectroscopic methods is helpful to understand a chemical condition of metal ions sorbed on soil and host rock surface. The TEM-EELS and TEM-EDS methods were used in the present study. These have been applied to lighter elements, while very few studies for heavier metals. Therefore, Eu and Zr as analogs of tri and tetravalent actinides were examined. After attaching powder samples on a copper grid, a thin layer of carbon was deposited to prevent charge-up. No peak except zero loss in the spectrum was obtained for Eu oxide, since the particle size was too large and the electron transmission in the sample might be suppressed. The EDS peaks of Zr(acac)4 were clearly observed, and also small sharp peaks in EELS were observed at the edges of Zr and O.