レーザー誘起還元凝集貴金属ナノ粒子の回収過程における光捕捉効果

激光诱导还原团聚贵金属纳米粒子回收过程中的光捕获效应

基本信息

批准号：
21K04743
负责人：
大場弘則
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency (2022)National Institutes for Quantum Science and Technology (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

貴金属リサイクルにおいてレーザー誘起還元凝集を利用した新しい金属回収技術の開発が進められているが、バッチ式処理回収による原理実証から連続処理回収に展開するにあたり還元凝集の偏在や微粒子付着等の課題解決が必要である。本研究計画では、還元凝集プロセスで生成する貴金属ナノ粒子を効率的に回収する手法を提案するため、バルク液相中において光捕捉操作による非接触での微粒子の位置制御・局在化実現可能性について検証する。これらの知見により、連続的な廃液からの貴金属回収システム概念設計の元となる基礎データが取得できるだけでなく、バルク液相中光捕捉によるナノ粒子空間制御等の学理への展開が期待できる。本年度は、レーザー還元微粒子化と光捕捉光学系を組み合わせた装置において年度当初より半導体レーザーによる光源系を中心に製作を進めた。また複数の貴金属の溶存元素濃度その場分析を行い、塩酸水溶液中の貴金属濃度については、新たに石英ジェットノズルを採用したレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)計測システムを構築し、Au、Pd、Pt、Ag、Ru、Rhの６元素を対象に、波長を1064、532、355、266nmのNd:YAGパルスレーザーをパラメータとして測定した。その結果、全ての元素について検出波長の同定および検量線の作成に成功して濃度と発光強度相関が1に近いこと、検出下限は1ppm以下となることを見い出した。これらの成果については特許を出願（特願2022-188449）した。

在贵金属回收中利用激光诱导还原团聚的新型金属回收技术的开发正在取得进展，但从原理验证通过批量加工回收到连续加工回收，必须解决还原团聚分布不均匀和细颗粒粘附等问题。有必要。在本研究项目中，为了提出一种有效回收还原团聚过程中产生的贵金属纳米颗粒的方法，我们将探索在本体液相中利用光捕获操作对细颗粒进行非接触位置控制和定位的可行性。核实。这些发现不仅使我们能够获得基本数据，作为从废液中连续回收贵金属系统的概念设计的基础，而且还促进了通过大量光捕获来控制纳米粒子空间等理论的发展液相。今年，从年初开始，我们一直致力于激光还原雾化和光捕获光学系统相结合的装置，重点研究使用半导体激光器的光源系统。我们还对多种贵金属的溶解元素浓度进行了原位分析，并构建了激光诱导击穿光谱（LIBS）测量系统，新采用石英喷嘴来测量盐酸水溶液中贵金属的浓度。使用 Nd:YAG 脉冲激光以 1064、532、355 和 266 nm 波长作为参数测量 Ag、Ru 和 Rh。结果，我们成功确定了所有元素的检测波长并创建了校准曲线，发现浓度和发光强度之间的相关性接近1，检测限为1 ppm或更小。我们已针对这些结果提交了专利申请（专利申请 2022-188449）。