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論文

Ion transport across a bilayer lipid membrane facilitated by valinomycin

白井 理*; 山田 元*; 大貫 敏彦; 吉田 裕美*; 木原 壮林*

Journal of Electroanalytical Chemistry, 570(2), p.219 - 226, 2004/09

 被引用回数:21 パーセンタイル:42.67(Chemistry, Analytical)

脂質二分子膜を介したイオン移動についてバリノマイシンの影響を調べた。その結果、Csはバリノマイシンと結合した化学形で移動することが電気化学的解析で明らかとなった。

論文

New method for the separation of actinide ions by controlled-potential electrolysis at the interface between aqueous and organic solutions

北辻 章浩; 青柳 寿夫; 木村 貴海; 吉田 善行; 工藤 博司*; 木原 壮林*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.259 - 262, 2002/11

定電位電解により水相中のイオンを有機相に定量的に移動させることに成功し、これを液々界面イオン移動定電位電解法(CPE)と名付けた。また、電解後の両相のイオン濃度を放射化学的に定量することにより、印加した界面電位差と電解による目的イオンの移動量との関係曲線を、高感度かつ選択的に記録できることがわかった。同法をUO$$_{2}^{2+}$$, Am$$^{3+}$$等アクチノイドイオンの移動反応研究に適用し、これらイオンのイオン移動ギブスエネルギーを決定した。また、ビスジフェニルフォスフォリルメタンをイオン移動促進剤とする促進イオン移動反応系に適用し、UO$$_{2}^{2+}$$がUO$$_{2}$$(BDPPM)$$_{3}^{2+}$$として水相から有機相へイオン移動すること等を明らかにした。得られたイオン移動電位は、イオン固有のものであり、この差を利用すると、定電位電解により、Cs$$^{+}$$/UO$$_{2}^{2+}$$, Cs$$^{+}$$/Am$$^{3+}$$, UO$$_{2}^{2+}$$/Am$$^{3+}$$を選択的に分離できることがわかった。

論文

New field of actinides solution chemistry; Electrochemical study on actinide ion Transfer at the Interface of two immiscible electrolyte solutions

北辻 章浩; 吉田 善行; 工藤 博司*; 木原 壮林*

Analytical Sciences (CD-ROM), 17(Suppl.), p.329 - 331, 2002/03

アクチノイドイオンの溶液化学の研究に新しい分野を切り拓く「水相/有機相界面でのイオン移動反応」について、基礎研究の現状と応用、今後の課題等について概説する。特に演者らの研究グループで最近開発に成功した、液々界面定電位電解法(CPEITIES)について、その特色と優位性を明らかにし、同法を用いてウラン(VI),アメリシウム(III)イオン等の水相から有機相へのイオン移動エネルギーを決定した結果を述べる。さらにCPEITIESを用いて、ウラン(VI),プルトニウム(III)イオンの水相から有機相への移動が多座配位フォスフィンオキサイドが共存することによって大きく促進されることを見いだした結果、及びアクチノイドイオンと促進剤との錯形成定数を算出した結果を述べる。さらに、イオン移動電気化学反応に基づく、新規な電解イオン移動分離法,及びアクチノイドイオンセンサーの開発について展望を明らかにする。

論文

Transfer of actinide ion at the interface between aqueous and nitrobenzene solutions studied by controlled-potential electrolysis at the interface

北辻 章浩; 吉田 善行; 工藤 博司*; 木原 壮林*

Journal of Electroanalytical Chemistry, 520(1-2), p.133 - 144, 2002/02

定電位電解法により水相中のイオンを有機相に迅速,かつ定量的に移動させることに成功した。電解平衡後の、二液相界面へ印加した電位差と、イオン移動量との関係は、ネルンスト式で表される。なお、イオン移動量は、両溶液相中のイオン濃度の放射能測定により求めた。これにより、イオン移動量を選択的,かつ高感度に測定でき、従来の電解電位-イオン移動電流関係曲線の測定では観測できなかった難移動性あるいは極微量のイオンの移動反応にも適用可能とした。同法をアクチノイドイオンの水相/ニトロベンゼン相界面移動反応に適用し、UO$$_{2}^{2+}$$及びAm$$^{3+}$$のイオン移動ギブスエネルギーを決定した。また、促進イオン移動反応系にも適用し、同反応に関与する化学種や錯形成反応,イオン対生成反応などを調べた。測定したイオン移動電位に基づくと、定電位電解により、Cs$$^{+}$$/UO$$_{2}^{2+}$$,Cs$$^{+}$$/Am$$^{3+}$$,UO$$_{2}^{2+}$$/Am$$^{3+}$$を選択的に分離できることを明らかにした。

論文

Solvent extraction of uranium, neptunium, plutonium, americium, curium and californium ions by bis(1-phenyl-3-methyl-4-acylpyrazol-5-one) derivatives

武石 秀世; 北辻 章浩; 木村 貴海; 目黒 義弘; 吉田 善行; 木原 壮林*

Analytica Chimica Acta, 431(1), p.69 - 80, 2001/03

 被引用回数:25 パーセンタイル:35.3

ビス(1-フェニル-3-メチル-4-アシルピラゾロン)誘導体H$$_{2}$$BPn(n=3-8,10,22)を用いる各種酸化状態のウラン,ネプツニウム,プルトニウム,アメリシウム,キュリウム,カリフォルニウムイオン(An$$^{n+}$$)の溶媒抽出反応を研究した。ここでnは、2つのピラゾロン分子をつなぐポリメチレン鎖の数を表す。すべてのH$$_{2}$$BPnがAn$$^{n+}$$と強く結合し、大きな分配比を示した。最も大きな分配比はN=7及び8のH$$_{2}$$BPnを用いたときに観測された。抽出化学種を決定し、それのn依存性を考察した。分配比の水素イオン濃度依存性に立脚して、水溶液中からPu(IV),U(VI),超プルトニウムTRPu(III),及びNp(V)をH$$_{2}$$BP8を用いて逐次分離する方法を開発した。同法が十分に高い効率と選択性を有することを実証した。

論文

A Critical evaluation of the redox properties of uranium, neptunium and plutonium ions in acidic aqueous solutions

木原 壮林*; 吉田 善行; 青柳 寿夫; 前田 耕治*; 白井 理; 北辻 章浩; 吉田 裕美*

Pure and Applied Chemistry, 71(9), p.1771 - 1807, 1999/09

酸性溶液中でのウラン,ネプツニウム,プルトニウムイオンの標準酸化還元平衡電位、及び反応機構に関する文献情報をまとめ、評価した。可逆反応過程; MO$$_{2}^{2+}$$/MO$$_{2}^{+}$$,及びM$$^{4+}$$/M$$^{3+}$$(M=U,Np,Pu)の標準電位として、Rigletらによる報告値が最も信頼性の高い値であるとして推奨した。Rigletらは、SIT理論に基づいて算出した活量係数を補正することによって、実験値から標準電位を算出している。ポーラログラフイー、ボルタンメトリー、フロークーロメトリーを用いて記録された各種酸化状態のU,Np,Puイオンの酸化還元による電流-電位曲線をもとにこれらイオンの酸化還元プロセスを議論した。特に、著者らによるフロークーロメトリーを用いた非可逆なMO$$_{2}^{+}$$/M$$^{4+}$$反応過程の研究成果をもとに、反応に含まれる新種の中間化学種の同定、同化学種の異常に速い不均化反応速度等を考察した。

論文

Plutonium(III)-ion selective electrode of liquid membrane type using multidentate phosphine oxide ionophore

北辻 章浩; 青柳 寿夫; 吉田 善行; 木原 壮林*

Analytica Chimica Acta, 387, p.181 - 187, 1999/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:62.55

ビスジフェニルフォスフォリルメタンをイオノフォアとする液膜型プルトニウム3価イオン選択性電極を開発した。同電極を開発するにあたり、3種類の多座配位フォスフィンオキサイドによるプルトニウム3価イオンの水相/ニトロベンゼン相界面での促進イオン移動反応の基礎データを、液々界面イオン移動ポーラログラフィーを用いて取得した。開発したプルトニウム3価イオン選択性電極は、最大で1$$times$$10$$^{-7}$$~1$$times$$10$$^{-2}$$Mの濃度領域で試料溶液中のプルトニウム3価イオン濃度に対してネルンスト応答を示した。試料溶液中に共存するU(VI),U(IV),Np(V),Pu(IV)イオンの妨害についても検討を行った。上記の結果をもとに、定電位電解還元法とISE測定を組合せた、ウラン+プルトニウム混合溶液中の全プルトニウムの定量方法を提案した。

論文

脂質二分子膜を介したイオン移動反応; イオン移動ボルタンメトリーに立脚した理解

白井 理; 吉田 裕美*; 木原 壮林*

Review of Polarography, 44(2), p.76 - 92, 1998/09

超薄膜である脂質二分子膜は、K$$^{+}$$やNa$$^{+}$$など親水性イオンに対して障壁となり、イオン透過は生じないと一般的には考えられてきた。ところが、ジピクリルアミンのような疎水性の強いイオンが膜と接する水相に共存すれば、容易にイオン透過を示すことが知られている。従来は、疎水性イオン自体が動いていると考えられていたが、著者等はボルタモグラム波形の解析により、疎水性イオンとその対イオンが膜中に分配した後、イオンが移動するため、必ずしも疎水性イオンのみが移動するとは限らないことを証明した。本稿では、イオンの膜透過の理論的背景から近年までの実験事実をレビューし、その問題点を明確にした。また、著者等の概念を説明し、従来の考え方における問題点について議論した。なお、本研究は、生体での重金属の取り込みや排出、重金属イオンの膜による分離を考察する上で重要である。

論文

Voltammetric study on ion transfer of uranium(VI) ion between aqueous and nitrobenzene phases in the presence of bis(diphenylphosphoryl) methane

北辻 章浩; 青柳 寿夫; 吉田 善行; 木原 壮林*

Analytical Sciences, 14, p.67 - 70, 1998/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:58.18(Chemistry, Analytical)

水相/有機相界面でのUO$$_{22+}$$イオンのイオン移動反応を、水溶液滴電極を用いる液々海面イオン移動ポーラログラフィーにより調べた。UO$$_{22+}$$の水相から有機相へのイオン移動が、ビスジフェニルフォスフォリルメタン(BDPPM)によって促進されること、この促進イオン移動反応が非可逆な特性を示すことを明らかにした。イオン移動データに基づき調製したUO$$_{22+}$$イオン選択性電極は、水溶液中のUO$$_{22+}$$濃度に対し可逆なネルンスト応答を示した。このことから、UO$$_{22+}$$のイオン移動反応過程は可逆であるが、水相/有機相界面でのBDPPMあるいはUO$$_{22+}$$-BDPPM錯体の吸着脱着反応過程が、遅い反応であるため、ポーラログラム上に観測されるUO$$_{22+}$$のイオン移動が、非可逆性を示すと考えられる。イオン移動反応に基づく、ウランの選択的電解イオン移動分離法開発の可能性についても議論した。

論文

核燃料と電気分析化学

吉田 善行; 木原 壮林*

電気化学, 62(1), p.8 - 14, 1994/00

開発したカラム電極電解法の特長、応用の可能性について概説するとともに、これを用いるウラン、ネプツニウム、プルトニウムの電気分析化学の成果を述べる。酸化還元、不均化、錯形成反応に関する基礎データを蓄積して、それをもとにユニークな分析法、分離法を開発した。さらに、実験室規模の基礎研究で得た知見をもとに構築した、新概念の電気化学的使用済燃料再処理法も紹介する。

論文

Voltammetric study on the transfer of U, Np and Pu ions at the aqueous-organic interface facilitated by phosphine oxides

吉田 善行; 青柳 寿夫; 目黒 義弘; 北辻 章浩; 木原 壮林*

Journal of Alloys and Compounds, 213-214, p.324 - 327, 1994/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:40.92

イオンの異種溶液間移動エネルギー($$Delta$$Gtr)の測定はイオンの電荷、径、構造や、溶媒和、錯形成等の溶液化学的挙動の解明にとって、さらにはイオンの界面移動反応を利用する分離、分析法の基礎として重要である。本研究では、液々界面電荷移動ボルタンメトリーにより、多座配位フォスフィンオキサイド共存下でのアクチノイドイオンの水相から有機相への移動反応を調べた。bis(diphenylphosphinyl)methan,BDPPM,を用いて、MO$$_{22+}$$,M$$^{4+}$$,M$$^{3+}$$(M=U,Np,Pu)の促進移動に対応する陽極波を観測した。陽極波の波形解析、移動電位のBDPPM濃度依存性などから移動反応に関与する錯イオン種(例えば[MO$$_{2}$$(BDPPM)$$_{3}$$]$$^{2+}$$)の同定に成功した。また同イオン移動反応に基づく、電解分離法やイオンセンサーの開発についても検討した。

論文

液液界面イオン移動ボルタンメトリー

吉田 善行; 木原 壮林*

ぶんせき, (7), p.472 - 479, 1987/07

解説する液々界面イオン移動ボルタンメトリーは、互いに混じり合わない2液の界面を横切って移動するイオン量を電流とし、移動エネルギーを界面電位差として測定する手法である。本報では、同ボルタンメトリーに関して分析化学的に係わりの深い部分に重点を置いて、原理、測定法、分析化学的適用例などを解説する。

論文

Plutonium and uranium ion determination and differentiation besed on twin electrode flow coulometry

青柳 寿夫; 吉田 善行; 木原 壮林*

Anal. Chem., 59, p.400 - 405, 1987/00

 被引用回数:35 パーセンタイル:14.49(Chemistry, Analytical)

二段階カラム電極を用いるフロークーロメトリーを、硝酸溶液中Pu(III),(IV),(VI),V(IV)および(VI)の酸化状態別定量(Speciation)に適用した。試料溶液を1MHNO$$_{3}$$+0.5MNa$$_{2}$$SO$$_{4}$$溶液とし、第一段電極で妨害イオンを定量的に電解処理したのち、第二段電極で目的イオンをクーロメトリックに定量した。電解は極めて迅速に進行し,かつ溶液は第一段電極から第二段電極に短時間内に移行するので、電解生成物の不均化反応や酸化還元反応により目的イオン濃度が変動することはない。本法により、硝酸溶液中10$$^{-}$$$$^{5}$$~5$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$Mのプルトニウムおよびウランイオンのspeciationが可能である。

論文

The Role of non-ionic polyoxyethylene ether surfactants on ion transfer across aqueous/organic solutions interfaces studied by polarography with the electrolyte dropping electrode

吉田 善行; 木原 壮林*

J. Electroanal. Chem., 227, p.171 - 181, 1987/00

 被引用回数:51 パーセンタイル:8.33

Li$$^{+}$$,Na$$^{+}$$, K$$^{+}$$,NH$$_{4+}$$, Mg$$^{2+}$$, Ca$$^{2+}$$, Sr$$^{2+}$$, Ba$$^{2+}$$の水相から有機相へのイオン移動は、ポリオキシンエチレンエーテルによって促進される。界面に吸着したTriton Xと金属イオンとの錯形成、生じた疎水性錯体の界面から有機相中への移動を素過程とする移動機構を液々界面ポーラログラフィーによって明らかにした。

論文

Determination of oxygen/uranium ratio in irradiated uranium dioxide based on dissolution with strong phosphoric acid

武石 秀世; 武藤 博; 青柳 寿夫; 安達 武雄; 井澤 君江; 吉田 善行; 河村 弘*; 木原 壮林*

Anal. Chem., 58(2), p.458 - 462, 1986/00

 被引用回数:10 パーセンタイル:46.68(Chemistry, Analytical)

溶液化学的手法による、照射後二酸化ウランUO$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$中のO/U比測定法を開発した。UO$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$ペレットからダイヤモンドカッターで切り採った試料片を強リン酸に溶解したのち、溶液中のU(IV),U(VI)を定量し、O/U比を算出した。サンプリングおよび溶解操作中にウランの酸化状態が変動しないことを確認した。強リン酸溶液中のU(IV),U(VI)の安定性も調べた。U(IV),U(VI)の定量には、予期せぬ妨害を避けるために全く原理の異なる吸光光度法、フロークーロメトリー両法を用いた。Pu,FP元素の妨害を前電解法により軽減した。吸光光度法およびフロークーロメトリーによりU(IV),U(VI)を定量した場合、それぞれ$$<$$5000MWd/tのUO$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$中のO/U比$$>$$2.01、および$$<$$10000MWd/tのUO$$_{2}$$$$_{+}$$$$_{x}$$中のO/U比$$>$$2.001が決定できた。

論文

Chemical forms of cobalt(0)related to polarographic and voltammetric catalytic hydrogen currents

木原 壮林*; 松井 正利*; 吉田 善行

J.Electroanal.Chem., 197, p.331 - 340, 1986/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:56.54

アルブミンとCo(11)又はCo(111)が共存する溶液中、水銀電極表面で出現する接触水素発生波の反応機構を調べた。接触反応と密に関連する電極表面上のCo(0)の化学形を、分別溶解法-フレームレス原子吸光法を併用して検討した。その結果、電極表面には4種類の異なった化学形のCo(0)が存在すること、およびCo(0)group2、即ち表面でアルブミンと結合し、アマルガム化する直前のCo(0)が、接触水素発生をもたらすこと、等を明らかにした。

論文

Anodic stripping voltammetry at a nickel-based mercury film electrode

吉田 善行; 木原 壮林

Analytica Chimica Acta, 172, p.39 - 47, 1985/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:60

ニッケル基材-水銀薄膜電極(Ni-TMFE)を重金属イオンの陽極溶出ボルタンメトリー(a.s.v.)に適用するため、同電極の電気化学的特性を調べた。Ni-TMFEでの水素過電圧は、他の金属基材-TMFEのそれより高く、また鉛,カドミウムの定量性のよいa.s.v.peakを得るためにも充分高い。Ni-TMFE上の水銀膜は、機械的,化学的ともに安定で、作製後300時間内に、50回のa.s.v.測定に用いたのちの電極でも、再現性のよいa.s.v.の結果が得られた。鉛,カドミウムの定量下限はそれぞれ5$$times$$10$$^{-}$$$$^{1}$$$$^{0}$$,2$$times$$10$$^{-}$$$$^{1}$$$$^{0}$$Mであり、5$$times$$10$$^{-}$$$$^{9}$$M鉛,カドミウムを5回繰り返し測定したときの相対標準偏差はそれぞれ11,12%であった。

論文

The Influence of anions on the distribution coefficients of hard acid-metals for anion-exchange resin in HF-H$$_{3}$$BO$$_{3}$$ media

安達 武雄; 吉田 秀世; 井澤 君江; 木原 壮林*

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 57(6), p.1487 - 1490, 1984/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.13(Chemistry, Multidisciplinary)

タンタル、ニオブ、モリブデン、タングステンなどの高融点金属の分析のための分離法について研究した。フッ化水素酸-ホウ酸(HF-H$$_{3}$$BO$$_{3}$$)溶液における18種のhard acid金属の陰イオン交換樹脂に対する分配係数(Kd)を、Cl$$^{-}$$、NO$$_{3}$$$$^{-}$$、SO$$_{4}$$$$^{2}$$$$^{-}$$、ClO$$_{4}$$$$^{-}$$依存下で求めた。HF-H$$_{3}$$BO$$_{3}$$中のほとんどのhard acid金属のKdはHF中のKdより小さい。これはHF-H$$_{3}$$BO$$_{3}$$中のフッ化物イオン濃度(〔F$$^{-}$$〕)がホウ酸の存在しないHF中に比べてかなり減少していること及び、HF-H$$_{3}$$BO$$_{3}$$中に生成するフルオロホウ酸イオンが陰イオン交換樹脂に強く吸着していることのためである。フルオロホウ酸イオンと共存アニオンとの相互作用を利用して、共存アニオンの種類と濃度を変えると金属イオンのKdの差を大きくすることが出来る。求めたKdより特にTi-Zr、Ti-U、Sn-Nb、Mo-Wの相互分離に有用であることが分った。

論文

陽イオン交換分離アルセナゾIII光度法によるジルコニウムおよびその合金中のこん跡ウランの定量

安達 武雄; 吉田 秀世*; 井澤 君江; 木原 壮林; 橋谷 博

分析化学, 33(1), p.11 - 15, 1984/00

フッ化水素酸ーホウ酸溶液の特性(フッ化物イオン濃度の低減化と緩衝効果)を利用してジルコニウム、ジルカロイ中のこん跡ウラン定量のための陽イオン交換分離法を開発した。確立した方法によると。0.5~10ppm(規格:3.5ppm以下)のウランを相対標準偏差10~5%で定量できる。鉄、スズ、クロム、ニッケルおよびジルカロイ中に通常存在する金属元素の妨害はない。原研で作製したジルカロイ標準試料の表示値決定の分析に用いた。

論文

硝酸系または塩酸系水溶液中に生成するプルトニウム(III),(IV)および(VI)水酸化物とそれらの沈殿粒径

青柳 寿夫; 吉田 善行; 安達 武雄; 木原 壮林

日本化学会誌, 8, p.1249 - 1256, 1984/00

硝酸系溶液および塩酸系溶液中のPu、(III)、(IV)、(VI)の加水分解挙動をアルカリ滴定によって調べた。また、生成したPu、(III)、(IV)水酸化物沈殿を各種孔径のフィルターを用いて濾過し、沈殿生成率およびその粒径とPHの関係を明らかにした。さらに、Pu、(III)、(IV)、(VI)の加水分解定数、錯形成定数および酸化還元電位の文献値を参照して上記実験結果を考察し、水酸化物沈殿の化学種を推定した。

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