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成田 弘一*; 粕谷 亮*; 鈴木 智也*; 元川 竜平; 田中 幹也*
Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry (Internet), 28 Pages, 2020/12
The increasing use of precious metals (PMs) in industrial products such as electronics and catalysts has been increasingly important in PM separations. Most of PM separation and purification processes are performed using acidic chloride solutions; therefore, understanding of chemical properties and separation mechanisms of PM chloridometalates in solution is of key importance for improving the processes. This article focuses on solvent extraction of PMs from acidic chloride solutions as the main technology for the mutual separation of PMs and extensively covers the classical and modern methods. In addition, leaching methods, dominant species in acidic chloride solutions, and non-solvent extraction separation methods are also described.
成田 弘一*; 鈴木 智也*; 元川 竜平
日本金属学会誌, 81(4), p.157 - 167, 2017/04
被引用回数：17 パーセンタイル：62.47(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Most of the refineries for platinum group metals (PGMs) in Japan have adopted solvent extraction methods for mutual separation of PGMs. Few effective extractants for industrial use have been found although some industrial processes were established in 1970s. Recently, some compounds have been reported as candidates for practical PGM extractants in addition to new concepts for PGM extraction mechanisms. In this review article, we present well-known PGM recovery processes based on solvent extraction, industrial extractants and their properties, and conventional extraction mechanism for PGMs. Additionally, we discuss recent interesting extraction systems (amide-type compounds and ionic liquid) and then introduce new extraction concepts based on the specific interactions at the outer-sphere of a metal complex in the organic phase.
関根 由莉奈; 遠藤 仁*; 岩瀬 裕希*; 竹田 茂生*; 向井 貞篤*; 深澤 裕; Littrell, K. C.*; 佐々木 善浩*; 秋吉 一成*
Journal of Physical Chemistry B, 120(46), p.11996 - 12002, 2016/11
被引用回数：11 パーセンタイル：29.31(Chemistry, Physical)コントラスト変調中性子小角散乱法を用いてコレステロール置換プルラン(CHP)が形成するナノゲルの内部微細構造の評価を行った。溶媒の重水分率の異なるCHPナノゲル水溶液の散乱強度を分離してCHPナノゲルを構成するプルラン、コレステロール、プルランーコレステロールのcross-termの部分散乱関数を求めて解析を行った。結果、プルラン鎖が形成するナノゲル骨格は半径8.1nmの大きさであった。また、CHPナノゲル内において、約3個のコレステロール分子から成る架橋点が19個形成され、フラクタル次元2.6で分布していることを明らかにした。また、架橋点と高分子鎖のcross-termを解析したところ、部分鎖の大きさは半径約1.7nmであった。以上の結果より、ナノゲルの内部微細構造を明らかにした。
元川 竜平; 小林 徹; 遠藤 仁*; 池田 隆司; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 成田 弘一*; 阿久津 和宏*; Heller, W. T.*
Journal of Nuclear Science and Technology, 53(8), p.1205 - 1211, 2016/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)This study uses small-angle neutron scattering (SANS) to elucidate the coordination structure of the complex of mono-acetyl substituted dibenzo-20-crown-6-ether (ace-DB20C6) with Cs. SANS profiles obtained for the complex of ace-DB20C6 and Cs (ace-DB20C6/Cs) in deuterated dimethyl sulfoxide indicated that Cs coordination resulted in a more compact structure than the free ace-DB20C6. The data were fit well with SANS profiles calculated using Debye function for scattering on an absolute scattering intensity scale. For this theoretical calculation of the scattering profiles, the coordination structure proposed based on a density functional theory calculation. Consequently, we conclude that the SANS analysis experimentally supports the proposed coordination structure of ace-DB20C6/Cs and suggests the following: (1) the complex of ace-DB20C6 and Cs is formed with an ace-DB20C6/Cs molar ratio of 1/1; (2) the two benzene rings of ace-DB20C6 fold around Cs above the center of the crown ether ring of ace-DB20C6.
-butyl phosphate in organic and aqueous environments and its relevance to nuclear extraction processesMu, J.*; 元川 竜平; Williams, C. D.*; 阿久津 和宏*; 西辻 祥太郎*; Masters, A. J.*
Journal of Physical Chemistry B, 120(23), p.5183 - 5193, 2016/06
被引用回数：27 パーセンタイル：59.92(Chemistry, Physical)A refined model for tri--butyl phosphate (TBP), which uses a new set of partial charges generated from our ab initio density functional theory calculations, has been proposed in this study. Molecular dynamics simulations are conducted to determine the thermodynamic properties, transport properties, and the microscopic structures of liquid TBP, TBP/water mixtures, and TBP/-alkane mixtures. These results are compared with those obtained from four other TBP models, previously described in the literature. We conclude that our refined TBP model appears to be the only TBP model from this set that, with reasonable accuracy, can simultaneously predict the properties of TBP in bulk TBP, in organic diluents, and in aqueous solution. This new TBP model is thus appropriate for the simulation of liquid-liquid extraction systems in the nuclear extraction process, where one needs to simultaneously model TBP in both aqueous and organic phases. It is also promising for the investigation of the microscopic structure of the organic phase in these processes and for the characterization of third-phase formation, where TBP again interacts simultaneously with both polar and nonpolar molecules. Because the proposed TBP model uses OPLS-2005 Lennard-Jones parameters, it may be used with confidence to model mixtures of TBP with other species whose parameters are given by the OPLS-2005 force field.
飛田 健次
JAERI-M 92-214, 105 Pages, 1993/01
JT-60で行なわれた能動的中性粒子診断法に関連する実験結果をまとめた。まず、プラズマに高速中性粒子ビームを入射し、そのビームのシャインスルーを調べた。その結果、水素ビームの減衰過程において、多段階電離によると考えられる断面積の増大を初めて観測した。中性粒子ビームの小角散乱を利用したイオン温度測定法において、プラズマ中の高エネルギーイオンの効果、中性粒子分析器の装置関数の効果等を評価した。また、ヘリウム原子ビームとヘリウムイオンの二電子性荷電交換を利用して、ヘリウム灰検出の模擬実験を行った。能動的中性粒子計測において、寄生的に生ずるノイズの研究を行った。このノイズを逓減する方法を提案した。
武田 全康; 鈴木 淳市*
no journal, ,
中性子小角散乱法は、試料内部に存在する約1nmから約10
mに及ぶ広い空間スケールに渡る構造や構造揺らぎを非破壊的に観測することのできる優れた手法である。ところが、得られるのが逆格子空間の中での構造情報であるため、散乱実験に馴染みのない研究者に対しては、電子顕微鏡写真などの実空間構造情報を同時に示さないと直感的に分かり難い手法であることは否めない。これは、結晶回折データを見て結晶構造を想像するのは現実的には不可能であり、回折データから得られた結晶構造を実空間での結晶構造の図に変換して示すのと事情は同じである。我々は、ここ数年、中性子小角散乱測定で得られた2次元小角散乱パターンから、散乱体内部の平均構造を実空間像に変換するためのソフトウエアの開発を行ってきた。発表では、我々が最初の例として取り組んでいるNd-Fe-B焼結磁石の内部構造の可視化の現状とソフトウエアの概要について報告する。
元川 竜平
no journal, ,
Block copolymers (BCPs), which spontaneously form periodic nanostructure by microphase separation, have attracted attention as materials for three-dimensional photonic crystals (3D-PCs). However, in conventional solution casting method, the molecular weights of BCPs for PCs are so large that structural relaxation on the microphase separation cannot be completed due to strong chain entanglements. Therefore, 3D-PC for visible wavelength has not been reported, whereas one-dimensional lamellar PCs for visible and near-infrared lights were fabricated using grafted and swollen BCPs. Here we overcome the difficulty by block-copolymerization-induced microphase separation. This method induces the microphase separation when molecular weights of the BCPs are small enough for the structural relaxation, and then enlarges the microphase-separated structure up to optical wavelength while maintaining the self-similarity. Our 3D-PCs have the reflection wavelength (Lm) up to 1000 nm with full width at half-maximum of 0.05Lm.
元川 竜平
no journal, ,
抽出錯体溶液中では、錯体の濃度や溶液の温度に依存して複数の錯体が会合・凝集を起こすことがある。このような構造の一部は逆ミセルやエマルションとして知られているが、その詳細な構造や特性について明確な理解はされていないように思われる。溶媒抽出操作の際に頻繁に問題にされる有機相の相分離(第三相の生成)にもこれらの会合・凝集が関与していることが想像できるが、そのメカニズムは明らかにされているとは言い難い。これらの問題を解決するため、これまで我々は、中性子小角散乱(SANS)法, X線小角散乱法, 広域X線吸収微細構造(EXAFS)法, 理論計算を組み合わせることで、それらの溶液構造を明らかにする取り組みを行ってきた。本研究では、特に、有機相中で複数の抽出錯体や配位子によってつくられる凝集構造について、SANS測定を行った結果について紹介する。また、SANSデータを定量的に解析することで凝集体がどのような形状・大きさになるかを明らかにした上で、凝集する駆動力がどのような相互作用(分子間力)によるものかを明らかにする。
元川 竜平; 遠藤 仁*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故により環境中へ放出された放射性セシウムが、福島県を中心に広範な地域に対して環境汚染をもたらした。事故直後、放射性セシウムは大気エアロゾルに付着して輸送され、その後、降雨などの様々な原因によって地表に沈着したと考えられる。地表の放射性セシウムは、水を介して拡散し、土壌に吸着しているが、その中でも特に風化黒雲母・バーミキュライトといった特定の粘土鉱物に濃縮され、強くとり込まれることが明らかにされている。土壌は雨水による湿潤・懸濁と乾燥を繰り返すため、セシウムイオンは環境中で拡散し、徐々に風化黒雲母・バーミキュライトに収着したと考えられる。粘土鉱物中へのセシウムイオン吸着メカニズムの検討は、X線回折法やX線吸収微細構造法、顕微鏡観察などを用いてこれまでに数多くの報告がされている。当然、今回の事故の関連でも、様々な分析による結果が報告されている。この中で、粘土鉱物のナノ-メソスケールの構造を定量的に明らかにして、イオンの吸着挙動との関係を報告した例はない。粘土の結晶ドメインやその界面、微粒子、ボイド等の知見も、セシウムイオンの吸着を理解するために重要と思われるが、この情報を得るためにはナノ-メソスケールの構造を観察する必要がある。そこで我々は、X線小角散乱法を用いて、バーミキュライト・風化黒雲母/セシウム懸濁液の構造解析を行い、セシウムイオンの吸着に伴う粘土鉱物の構造変化を明らかにした。
鈴木 陽大*; 大沼 正人*; 丹野 敬嗣; 岡 弘
no journal, ,
熱処理やN濃度の異なる酸化物分散強化型(ODS)鋼についてX線小角散乱(SAXS)法を用いて測定し、酸化物粒子の平均粒径と数密度の定量化を行なった。その結果、9Cr-ODS鋼については、標準の組成(
0.01wt%N)に対してN濃度が増加すると酸化物粒子が粗大化し、これによって硬さが低下していることが分かった。また、12Cr-ODS鋼については、熱処理温度1200
1300
Cの間で生じる硬さの変化が、酸化物分散状態の変化と対応していることが分かった。さらに、中性子小角散乱(SANS)法を組み合わせることで酸化物粒子の組成を推定した。
冨永 亜希; 大場 洋次郎; 菖蒲 敬久; 大和田 謙二*; 谷田 肇; 金野 杏彩; 諸岡 聡; 元川 竜平; 熊田 高之
no journal, ,
鉄鋼材料においてCrリッチ相の析出はフェライト相を硬化させ、材料劣化が進行して靭性が低下することが知られている。析出物はナノメートルサイズであるため、この析出過程の分析には小角X線散乱が有力な手段である。しかし、FeとCrは原子番号が近いため、通常はFe相とCr相からの散乱を分離することは困難である。そこで我々は、Crの相分離の様子を観察するため、BL22XUにおいて異常X線小角散乱法(A-SAXS)の開発を行った。
冨永 亜希; 大場 洋次郎; 菖蒲 敬久; 谷田 肇; 大和田 謙二*; 金野 杏彩; 諸岡 聡; 元川 竜平; 熊田 高之
no journal, ,
原子炉材料候補である酸化物分散強化フェライト鋼は熱照射でナノオーダーのCrリッチ相の出現が起こり、脆化する。この原因を探るため、ナノオーダーのCrリッチ相の析出物を解析を目的とした放射光を用いた異常X線小角散乱法(A-SAXS)の開発を行った。その開発結果と材料分析結果を報告する。
