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論文

Eco-friendly carboxymethyl cellulose nanofiber hydrogels prepared via freeze cross-linking and their applications

関根 由莉奈; 南川 卓也; 柚木 俊二*; 杉田 剛; 中川 洋; 山田 鉄兵*

ACS Applied Polymer Materials (Internet), 2(12), p.5482 - 5491, 2020/12

凍結濃縮を利用した架橋法を開発し、高い圧縮強度($$>$$80MPa)と高い圧縮回復性を備えた新しいタイプのカルボキシメチルセルロースナノファイバー(CMCF)ハイドロゲルを開発した。ハイドロゲルは、クエン酸(CA)の水溶液を凍結したCMCFゾルに添加し、次にそのゾルを解凍することによって調製した。凍結濃縮されたCMCFとCA間の反応により、氷結晶構造を反映する剛直な多孔質構造が形成された。圧縮評価により、架橋構造が圧縮応力に対して高い安定性を持つことを明らかにした。凍結架橋の前にベントナイトをCMCFゾルに追加することにより、CMCFヒドロゲルに簡易に固定することに成功した。CMCF-ベントナイトゲルは、化学染料に対して高い吸着性を示した。物理的に架橋されたCMCFヒドロゲルは、毒性がなく、金属を含まず、調製が簡単であるため、さまざまな分野で持続可能な材料として役立つ。

論文

Development of evaluation method for photocatalytic ability by ion chromatography combined with a flow-type reactor; Application to immobilized photocatalyst materials prepared by double-layer coating method

杉田 剛; 小林 健太郎*; 山崎 太樹*; 井坂 茉由*; 板橋 英之*; 森 勝伸*

Journal of Photochemistry and Photobiology A; Chemistry, 400, p.112662_1 - 112662_8, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

本研究では、光触媒の性能を正確に評価するために、イオンクロマトグラフィー(IC)システムにフローリアクター(FR)を接続したインライン方式の光触媒性能評価システム(FR-IC)を開発した。ガラスビーズ等の基板に二層担持法で担持された光触媒の評価にFR-ICを用いた。光触媒の性能をジメチルスルホキシド(DMSO)を使用して評価した結果、紫外線によるDMSOの分解と、メタンスルホネート(MSO)やサルフェート(SA)等の副産物の形成を監視することができた。本システムは、光触媒による対象物の分解性能評価に加えて、分解による副産物の挙動を評価するためにも役立つことが期待できる。

論文

Extraction performance of a fluorous phosphate for Zr(IV) from HNO$$_{3}$$ solution; Comparison with tri-$$n$$-butyl phosphate

上田 祐生; 菊池 圭; 杉田 剛; 元川 竜平

Solvent Extraction and Ion Exchange, 37(5), p.347 - 359, 2019/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:78.85(Chemistry, Multidisciplinary)

リン酸トリブチル(TBP)を用いた従来のPUREXプロセスにおいて多量のZr(IV)が含まれる場合、抽出錯体,遊離の抽出剤,酸、および水の凝集を起源として生成する不溶性の第三相や沈殿による目的物の抽出阻害が問題であった。本研究では水にほとんど溶解しないフルオラス化合物に着目し、TBPと同一のリン酸エステル構造を有するフルオラスリン酸エステル抽出剤を合成し、本抽出剤のZr(IV)抽出特性,抽出機構、および第三相生成の抑制効果をTBPと比較検証した。開発した新規抽出剤は、TBPと比較し第三相の生成を著しく抑制するとともに、幅広い硝酸濃度領域においてTBPよりも高いZr(IV)抽出能力を示すことが明らかとなった。

論文

Evaluation of photocatalytic abilities by variation of conductivity and dimethyl sulfoxide; Photocatalytically active TiO$$_{2}$$-coated wire mesh prepared via a double-layer coating method

森 勝伸*; 杉田 剛; 藤井 謙吾*; 山崎 太樹*; 井坂 茉由*; 小林 健太郎*; 岩本 伸司*; 板橋 英之*

Analytical Sciences, 34(12), p.1449 - 1453, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:90.25(Chemistry, Analytical)

二層担持法によって光触媒担持金網を作製し、導電率検出器を備えた流れ分析法(FAS-CD)を用いて水質浄化性能を評価した。FAS-CDを用いたDMSO分解試験から、光触媒は安定に金網表面に担持されていることが示され、二層担持法の有効性が確認された。

論文

Extraction ability of 4-benzoyl-3-phenyl-5-isoxazolone towards 4f-ions into ionic and molecular media

Atanassova, M.*; 岡村 浩之; 江口 綾乃; 上田 祐生; 杉田 剛; 下条 晃司郎

Analytical Sciences, 34(8), p.973 - 978, 2018/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:26.7(Chemistry, Analytical)

疎水性イオン液体1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド([C$$_{1}$$C$$_{4}$$im][Tf$$_{2}$$N])と水相間における4-ベンゾイル-3-フェニル-5-イソオキサゾロン(HPBI)および脱プロトン化体(PBI$$^{-}$$)の分配定数とHPBIの酸解離定数を求め、硝酸水溶液から[C$$_{1}$$C$$_{4}$$im][Tf$$_{2}$$N]へのHPBIによる3種類のランタノイドイオン(La$$^{3+}$$, Eu$$^{3+}$$, Lu$$^{3+}$$)の溶媒抽出を研究した。抽出相としてイオン液体を利用することにより、クロロホルム系と比較してランタノイドイオンに対するHPBIの抽出能が大幅に向上した。イオン液体系における軽,中,重ランタノイドイオンの抽出化学種の組成は、アニオン性錯体Ln(PBI)$$_{4}$$$$^{-}$$であることが示された。

論文

A Fluorometric skin-interfaced microfluidic device and smartphone imaging module for ${{it in situ}}$ quantitative analysis of sweat chemistry

関根 由莉奈; Kim, S. B.*; Zhang, Y.*; Bandodkar, A. J.*; Xu, S.*; Choi, J.*; 入江 将大*; Ray, T. R.*; Kohli, P.*; 香西 直文; et al.

Lab on a Chip, 18(15), p.2178 - 2186, 2018/08

近年、スウェットに含まれる代謝産物やイオン等を用いたPoint of Careが高く注目されている。本研究では、それらのバイオマーカーを効果的にその場で検出することを目的として、ソフトで薄いウェアラブルマイクロ流路デバイスとスマートフォンを基盤とした蛍光イメージングシステムを提案する。精密に設計されたマイクロ流路は、皮膚から汗を時間シーケンス制御で集めることを可能にした。また、集められた汗から蛍光検出剤によって検出された塩化物,ナトリウム,亜鉛濃度をスマートフォンを基盤とした蛍光イメージングシステムで正確に定量分析することに成功した。このシステムを実際に試験したところ、正確に効率よく作動することを確認した。

論文

Enhanced aqueous adsorption and photodecomposition of anionic organic target by amino group-modified TiO$$_{2}$$ as anionic adsorptive photocatalyst

杉田 剛; 小林 謙一*; 小林 健太郎*; 山崎 太樹*; 藤井 謙吾*; 板橋 英之*; 森 勝伸*

Journal of Photochemistry and Photobiology A; Chemistry, 356, p.71 - 80, 2018/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

光触媒は光照射のみで強力な酸化、還元反応を示す材料である。しかし、水中では反応目的物と触媒との接触効率が低いため、反応効率が著しく低下する。本研究では、水中でのアニオン性有機物質に対する吸着・分解反応性を向上させるため、アミノ基修飾型光触媒、及びそれを固定化した光触媒材料を調製し、その性能を評価した。その結果、光触媒を正電荷を持つアミノ基で修飾することにより、アニオン性有機物質の吸着・分解能力が向上することが明らかとなった。

論文

A Comprehensive extraction study using a mono-alkylated diglycolamic acid extractant; Comparison between a secondary amide group and a tertiary amide group

杉田 剛; 藤原 伊織*; 岡村 浩之; 大島 達也*; 馬場 由成*; 長縄 弘親; 下条 晃司郎

Solvent Extraction Research and Development, Japan, 24(2), p.61 - 69, 2017/05

ジグリコールアミド酸型抽出剤を用いた金属イオン抽出におけるアミド基の影響を調べた。本研究では、二級アミドである$$N$$-dodecyldiglycolamic acid (C$$_{12}$$DGAA)と三級アミドである$$N,N$$-dioctyldiglycolamic acid (DODGAA)の抽出挙動の違いを、56種類の金属イオンを対象とした網羅的抽出によって評価した。C$$_{12}$$DGAAはDODGAAと比較してSc(III)を除くレアアースに対する抽出分離能が低下した。一方で、比較的イオン半径の小さな金属に対して優れた抽出能を示した。さらに、C$$_{12}$$DGAAは二価金属イオン混合液からHg(II)を選択的に分離できることが明らかとなった。

論文

溶媒抽出法でのFIA前処理と新規溶媒抽出法の応用可能性

杉田 剛

Journal of Flow Injection Analysis, 33(1), p.39 - 40, 2016/06

原子力機構で開発されたエマルションフロー法は、ポンプによる送液のみによって良好なエマルションの形成と迅速な相分離を達成できる優れた溶媒抽出法である。本解説では、近年報告された流れ分析法(Flow Injection Analysis: FIA)の中でも前処理として溶媒抽出法を用いるものについて触れると共に、新しい抽出法であるエマルションフロー法の概要について紹介した。また、エマルションフロー法の利点である、大容量サンプルからの極微量成分の高度濃縮について説明し、FIAの前処理としての応用可能性について私見を述べた。

論文

Extraction behavior of rare-earth elements using a mono-alkylated diglycolamic acid extractant

下条 晃司郎; 藤原 伊織*; 藤澤 清史*; 岡村 浩之; 杉田 剛; 大島 達也*; 馬場 由成*; 長縄 弘親

Solvent Extraction Research and Development, Japan, 23(2), p.151 - 159, 2016/05

ジグリコールアミド酸型抽出剤(DGAA)を用いたレアアースの溶媒抽出について検討した。本研究では2級アミドである$$N$$-dodecyldiglycolamic acid (C$$_{12}$$DGAA)と3級アミドである$$N,N$$-dioctyldiglycolamic acid (DODGAA)を用い、両者の比較を行った。その結果、C$$_{12}$$DGAAはDODGAAに比べてレアアースに対する抽出能および分離能が低下し、アミド酸素の塩基性が抽出分離に大きく影響することが明らかとなった。抽出機構はプロトン交換反応であり、1:3錯体を形成することを証明した。また、単結晶X線構造解析によりDGAA骨格は三座配位子としてランタンに配位していることが示された。

論文

Full-scale experimental study on mechanical behavior of a clay plug under HLW disposal conditions

笹倉 剛*; 升元 一彦*; 戸井田 克*; 藤田 朝雄; 杉田 裕

Proceedings of 9th International Conference on Geo-environmental Engineering (GEE 2010), p.47 - 56, 2010/05

高レベル放射性廃棄物の地層処分を行う地下施設は、廃棄物等の埋設後に埋め戻し,プラグ,グラウト注入などの閉鎖技術を用いて閉鎖される。閉鎖による処分場全体の安全性を向上させるためには、これらの閉鎖要素について有効性の確認を行う必要がある。本論文では、閉鎖技術の確立に向け、これら閉鎖要素のうちのプラグに着目してカナダにおいて実施した原位置での実規模閉鎖試験の概要を紹介した後、試験中のプラグ周辺挙動のうちの力学的挙動の整理結果を示すとともに、プラグ構築にあたって適用した既往技術の有効性を検討した結果を述べる。

口頭

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発,10; 原位置適用性試験計画

小林 保之; 杉田 裕; 泉 敦; 戸井田 克*; 笹倉 剛*

no journal, , 

地層処分におけるグラウト技術の高度化開発では、天然バリアとなる岩盤の変質を最小限とする低アルカリ性グラウト材料,深度1000m程度までの地下水圧環境を想定した注入技術,グラウト材料が地質環境に与える長期的な影響評価手法など一連の技術開発を体系的に実施している。これらの技術の原位置における適用性を確認する本試験は、開発した新材料の施工性や湧水抑制効果(改良効果)の確認と、グラウト影響評価で初期条件となる注入範囲を予測するグラウト浸透モデルの適用性を検証することを目的としている。計画立案に際しては、従来の土木分野において培われた知見や地層処分を対象とした海外の検討事例などを参考に、注入前の事前調査,注入試験,注入後の事後調査に分けた計画とした。

口頭

環境化学分野における新たな分離分析システムの開発

下条 晃司郎; 杉田 剛; 岡村 浩之; 長縄 弘親

no journal, , 

分離変換サイクル開発グループでは放射性廃棄物の処理、重金属汚染、金属資源の安定確保など環境・資源問題を解決するため、新たな分離分析法の1つとして溶媒抽出法に関する研究を行っている。その中で、溶媒抽出法の効率化に関する3つのアプローチ(1)新規抽出剤の開発、(2)抽出媒体の改良(イオン液体)、(3)抽出装置の開発(エマルションフロー法))について紹介する。この若手交流会では、我々の研究について、若手研究者および大学院生に理解してもらい、優秀な人材確保に繋がるよう努力する。

口頭

新規酸解離型ジアミド配位子を用いたレアメタルの回収と網羅的抽出特性の検討

下条 晃司郎; 矢部 誠人*; 杉田 剛; 岡村 浩之; 大橋 朗*; 長縄 弘親

no journal, , 

溶媒抽出法は金属の分離精製において有効な技術であり、その分離効率は抽出剤が大きな鍵を握っている。本研究では酸解離型ジアミド配位子を新規に合成し、56種の金属イオンに対する抽出特性を網羅的に調査した。その結果、従来の抽出剤に比べて、Sc(III), In(III), Ga(III), Ni(II)をはじめとする様々なレアメタルに対して高い抽出分離能を有することを明らかにした。

口頭

新規リン酸系配位子を用いた金属イオンの網羅的抽出

杉田 剛; 下条 晃司郎; 岡村 浩之; 長縄 弘親

no journal, , 

溶媒抽出法は水中に含まれる金属イオンの分離に有効な技術であり、その効率は使用する抽出剤に依存する。本研究では、アミド基とリン酸基をエーテル鎖で連結した新規リン酸系抽出剤(DOAOBPA)を合成し、56種類の金属イオンを対象とした網羅的抽出を通して抽出特性を評価した。その結果、ほとんどの金属イオンに対して市販のリン酸系抽出剤よりも優れた抽出能を示し、二価金属イオンやアルカリ金属イオンの抽出において興味深い抽出特性を持つことを明らかにした。

口頭

酸解離型ジアミド系配位子を用いた金属イオンの網羅的抽出特性の検討

下条 晃司郎; 矢部 誠人*; 杉田 剛; 岡村 浩之; 大橋 朗*; 長縄 弘親

no journal, , 

溶媒抽出法は有価金属の回収や有害金属の除去といった様々な金属イオンの分離において有効な技術である。溶媒抽出法では、使用する抽出剤が分離効率の鍵を握るため、これまで様々な抽出剤が開発されてきた。しかしながら、そのほとんどが学術的な機能を重視し、製造コストやアルカン溶媒への溶解性に問題を抱えているため、実用化された例は皆無である。以前、我々はモノアミドとカルボン酸をエーテルで連結したジグリコールアミド酸型抽出剤(DODGAA)を安価に製造し、工業用抽出剤より優れた抽出分離能を有することを報告した。本研究では、さらに抽出分離能を改善するため、ジアミドとカルボン酸を窒素ドナーで連結した新規抽出剤(TONTADA)を合成し、抽出特性を調査した。その結果、TONTADAはDODGAAに比べて、卑金属からCu(II), Ni(II), Co(II)のような有価金属を選択的に抽出可能であることを明らかにした。

口頭

Diglycolamic acid-type extractant for rare-earth elements

下条 晃司郎; 杉田 剛; 岡村 浩之; 長縄 弘親

no journal, , 

本研究では新規抽出剤ジオクチルジグリコールアミド酸(DODGAA)を用いた希土類元素の溶媒抽出について報告する。DODGAAは全ての希土類金属を酸性溶液から定量的に抽出可能で、重希土に対して選択性を有している。また、工業用抽出剤と比べて高い抽出分離能を示す。スロープ解析の結果、DODGAAによる希土類金属の抽出メカニズムはプロトン交換反応であり、1:3錯体を形成していることが示された。また、X線による構造解析の結果、DODGAAは三座配位子として機能し、ランタンにアミド基の3つの酸素、エーテル鎖の3つの酸素、カルボン酸の3つの酸素が配位していることが明らかとなった。

口頭

三座配位構造を持つ新規リン酸系抽出剤を用いた金属イオンの網羅的抽出の検討

杉田 剛; 下条 晃司郎; 岡村 浩之; 長縄 弘親

no journal, , 

溶媒抽出の効率は抽出剤に依存するため、高機能な抽出剤の開発が強く求められる。本研究では、三座配位構造を持つ新規リン酸系抽出剤を独自に合成し、56種の金属イオンを対象とした網羅的抽出を行った。その結果、新規抽出剤は、ほとんどの金属イオンに対して従来の抽出剤と比較して極めて高い抽出能を有することが明らかとなった。

口頭

酸解離型ジアミド系配位子の開発と金属イオン抽出特性の評価

下条 晃司郎; 杉田 剛; 矢部 誠人*; 岡村 浩之; 大橋 朗*; 長縄 弘親

no journal, , 

溶媒抽出法は金属の分離精製において有効な技術であり、その分離効率は抽出剤が大きな鍵を握っている。本研究では酸解離型ジアミド配位子を新規に合成し、56種の金属イオンに対する抽出特性を網羅的に調査した。その結果、従来の抽出剤に比べて、Sc(III), In(III), Ga(III), Ni(II)をはじめとする様々なレアメタルに対して高い抽出分離能を有することを明らかにした。

口頭

四座配位構造を持つ酸解離型ジアミド系配位子の開発と抽出特性の網羅的検討

下条 晃司郎; 杉田 剛; 矢部 誠人*; 岡村 浩之; 大橋 朗*; 長縄 弘親

no journal, , 

溶媒抽出法は有価金属の回収や有害金属の除去といった様々な金属イオンの分離において有効な技術である。以前、我々はモノアミドとカルボン酸をエーテルで連結したジグリコールアミド酸型抽出剤(DODGAA)を安価に製造し、工業用抽出剤より優れた抽出分離能を有することを報告した。本研究では、さらに抽出分離能を改善するため、ジアミドとカルボン酸を窒素ドナーで連結した新規抽出剤(TONTADA)を合成し、56種の金属に対する抽出特性を網羅的に調査した。その結果、TONTADAはDODGAAや市販抽出剤に比べてSc(III), Cu(II), Ni(II), Co(II), In(III), Ga(III), Hg(II), 白金族金属, Hf(IV), V(V), Mo, W(VI), Re(VII)など様々なレアメタルに対して高い抽出分離能を示した。

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