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論文

Highly water-permeable WO $_{3}$ -containing porous hydrogel via freeze-crosslinking for efficiency and salt-robust dye Decolorization

杉田剛; 上田祐生; 中部倫太郎; 森勝伸*; 南川卓也; 関根由莉奈

Journal of Photochemistry and Photobiology A; Chemistry, 473, p.116773_1 - 116773_9, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2025.116773

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)

高効率かつ広範な耐塩性を備えた光触媒材料の開発は、持続可能な廃水処理における主要な課題である。本研究では、凍結架橋法によりWO $_{3}$ を封入したハイドロゲル(WFG)を開発した。この材料は共存塩の存在下でも高い活性を維持した。共焦点レーザー走査顕微鏡により、200m未満の相互接続されたチャネルが確認され、良好な透水性を保証した。また、コントラストマッチング小角中性子散乱により、封入されたWO $_{3}$ の二次粒子サイズ(約300nm)が水懸濁液中の粒子サイズと一致することが示された。可視光照射下において、WFGはインジゴカルミン(INC)を懸濁状態のWO $_{3}$ よりも1.5倍、WO $_{3}$ 被覆ガラス板よりも3.7倍速く脱色した。共存塩類(NaNO $_{3}$ 、NaCl、Na $_{2}$ SO $_{4}$ 、NaH $_{2}$ PO $_{4}$ )は脱色効率に影響を与え、NaNO $_{3}$ とNa $_{2}$ SO $_{4}$ は反応を促進する一方、Cl $^{-}$ とH $_{2}$ PO $_{4}$ $^{-}$ は反応を抑制した。これはイオン強度と陰イオン種が接触効率と電荷移動に影響を与えることを示唆している。

報告書

燃料デブリ取り出しを容易にするゲル状充填材の開発(委託研究); 令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 大阪大学*

JAEA-Review 2020-030, 55 Pages, 2020/12

JAEA-Review-2020-030.pdf:2.76MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和元年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「燃料デブリ取り出しを容易にするゲル状充填材の開発」の令和元年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究ではデブリ取り出し時のダスト拡散抑制のため、チキソトロピーを示すゲル状物質をデブリ上に塗布することを提案する。粘度、透視度などの物性評価、照射試験の結果に基づき、ヘクトライト系粘土鉱物-ホウ砂複合ゲルを選定した。このゲルを用いた模擬切削試験において、切削紛の拡散抑制が確認された。本手法の適用により、切削時のダスト拡散を抑制できると考えられる。

論文

Impedance spectra analysis of thermoresponsive poly(acryloyl- $_{L}$ -proline methyl ester) gel membrane in LiCl solution

Chen, J.; 浅野雅春; 坪川紀夫*; 前川康成; 八巻徹也; 吉田勝

Journal of Polymer Science, Part B; Polymer Physics, 43(20), p.2843 - 2851, 2005/10

https://doi.org/10.1002/polb.20570

被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Polymer Science)

線キャスト重合により、熱応答性ポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲル膜を合成した。LiCl溶液を満たした電極付きH型ガラスセルを用いたインピーダンス装置により、ゲル膜のイオン導電性を測定するための新しい手法を提案した。さらに、温度を変化させたインピーダンス分析の結果から、ゲル膜のイオン導電性は14 $^{circ}$ Cで最も高いイオン導電率(約0.2S/cm)を示すことがわかった。このイオン導電性の温度依存性はポリ(アクリロイル-L-プロリンメチルエステル)ゲルの相転移に基づく複雑な非線形に起因していると、推察した。

論文

Radiation crosslinking of carboxymethyl starch

長澤尚胤; 八木敏明; 久米民和; 吉井文男

Carbohydrate Polymers, 58(2), p.109 - 113, 2004/11

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2004.04.021

被引用回数：128 パーセンタイル：96.51(Chemistry, Applied)

カルボキシメチルデンプン(CMS)をペースト状態の高濃度水溶液で照射して橋かけし、生分解性ハイドロゲルを合成した。CMSの橋かけに必要な濃度,蒸留水や生理食塩水中のゲルの吸水性及び生分解性について検討した。最適な濃度は、20から50%で、1gの乾燥ゲルは、蒸留水中で約500gを、生理食塩水中で約26gを吸水した。また、CMSゲルの生分解性は調整堆肥内で2週間後、約40%と未照射と変わらず、標準セルロース粉末よりも分解しやすいことがわかった。デンプンはアミロースとアミロペクチンの二成分からなっており、橋かけに寄与する成分をカルボキシメチルアミロースとカルボキシメチルアミロペクチンを用いて検討した結果、アミロペクチン成分が橋かけに寄与していることがわかった。

報告書

Proceedings of the Takasaki Symposium on Radiation Processing of Natural Polymers; November 23 and 24, 2000, JAERI, Takasaki, Japan

高機能材料第1研究室

JAERI-Conf 2001-005, 273 Pages, 2001/03

JAERI-Conf-2001-005.pdf:25.03MB

本シンポジウムは、昨年の2国間研究協力相手国5か国のみを対象とした天然高分子の放射線加工ワークショップに引き続き、範囲をその他のアジア地域関連国まで拡大して開催したものである。会議では、放射線分解した多糖類の植物成長促進効果や抗菌作用,創傷被覆剤としてのハイドロゲル,タンパクアレルギーを起こさないゴム手袋の製造などに関する成果が報告され、それぞれの天然高分子の放射線処理による新機能発現に関して、国内外参加者から強い興味が示されるとともに活発な意見交換が行われた。また、今回のシンポジウムでは、アジア各国の要職にある研究者も招へいしたため、天然高分子の放射線処理による新機能発現に関する成果報告のみならず、アジア各国の放射線処理に関する研究の現状や国際協力のあり方などについての意見交換を行うことができた。本ワークショップには国内外の研究者80名(外国人20名,国内28名,原研32名)が参加し、アジア諸国8か国から17件,原研から10件,外部機関からの招待講演2件の講演を行った。本論文集、シンポジウムで発表された論文等を収録したものである。

論文

Immobilization of yeast cells on hydrogel carriers obtained by radiation-induced polymerization

L.Z.Xin*; M.Carenza*; 嘉悦勲*; 熊倉稔*; 吉田勝; 藤村卓

Radiation Physics and Chemistry, 40(6), p.579 - 584, 1992/00

https://doi.org/10.1016/1359-0197(92)90227-7

低温放射線重合による機能材料の開発を目的として、多孔性の高分子ハイドロゲルを合成し、含水率測定、電子顕微鏡観察などを行い、さらにこのゲルを用いて固定化した酵母のエタノール生産性と、物理的性質との関係を調べた。高分子ハイドロゲルを滅菌後、酵母培養液中に投入し震とう培養した。酵母は担体表面に付着し、ハイドロゲル担体の孔を通って担体内部に、増殖しながら浸入し固定化された。酵母細胞が固定化される程度やエタノール生産性は、担体の親水性や多孔性が大となる程、高くなることがわかった。

口頭

Freeze-crosslinking cellulose hydrogels and its applications

関根由莉奈; 南川卓也

no journal, ,

We developed a crosslinking method using freeze concentration and used it to synthesize a cellulose nanofiber (CNF) or carboxymethyl cellulose nanofiber (CMCF) hydrogel with high water content, high compressive strength, and high compressive recoverability. The hydrogels were prepared by adding an acidic aqueous solution including citric acid, hydrochloric acid, or malic acid to a frozen CNF or CMCF sol and then thawing the sol. The reaction between the freeze-concentrated CNF or CMCF and an acidic crosslinker created a rigid porous structure with the pore diameter of approximately 100 m, which resembled the ice crystal structure.

口頭

Structure of water in hydrogels investigated by neutron diffraction

関根由莉奈; Chi, S.*; Fernandez Baca, J.*; 深澤倫子*; 深澤裕

no journal, ,

ハイドロゲルはポリマーネットワークに多量の水を含む物質であり、生体材料として広く応用されている。ゲル中の水は通常の水とは異なり、自由水, 中間水, 束縛水の3種類に区別することができる。本研究では、ゲル中の水の性質や構造を明らかにすることを目的として、D $_{2}$ O 90wt%含有ゲル及びD $_{2}$ O 55wt%含有ゲルについて中性子回折パターンの測定及び示差走査熱量測定を行った。低含水率のゲルでは低温下においてアモルファス氷, 立方晶氷, 六方晶氷の回折パターンを観察した。一方、高含水率のゲルでは、六方晶氷の回折パターンのみを観察した。DSCの結果より、低含水率のゲルは中間水, 束縛水のみを含み、高含水率のゲルは自由水, 中間水, 束縛水の3種類の水を含むことが明らかとなった。これらの結果は、ゲル中に自由水がない場合、アモルファス氷, 立方晶氷が形成されることを示唆する。本研究成果はゲル材料の開発に重要な知見となる。