革新的ヒ素処理技術の確立に向けたスコロダイト結晶化機構の解明

阐明臭葱石结晶机理，建立创新砷加工技术

基本信息

批准号：
22H02116
负责人：
柴田悦郎
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02116/
关键词：
スコロダイトヒ素非鉄製錬安定同位体湿式処理安定固定化

项目摘要

酸化鉄（III）を用いたスコロダイト合成法では、溶液や前駆体、スコロダイト結晶間においてFe(II)とFe(III)の電子交換（RedOx反応）が進行しており、そのため生成するスコロダイト結晶中のFe(III)はヘマタイト由来だけではなく、その一部は溶液中のFe(II)由来となると考えられる。研究代表者らはFe(II)の一部をトレーサーである安定同位体鉄（54Fe）に置き換えて合成実験を行うことにより、スコロダイト結晶を構成するFe(III)の由来を定量的に評価することに成功している。本年度は、さらに、溶液のFe(II)濃度や温度、pHを変えて安定同位体鉄を添加したスコロダイト合成実験を行った。その結果、スコロダイト結晶を構成するFe(III)の約90%以上（最適条件下）が溶液中のFe(II)由来であり、ゲル状前駆体が残存する場合は溶液Fe(II)由来の比率が低下することが推測された。また、溶液中Fe(II)濃度が低い場合、スコロダイト結晶の溶液Fe(II)由来の比率も低下するが、これは過小評価の可能もあるのでさらに検討が必要であること、さらには溶液pHはスコロダイト結晶中の溶液Fe(II)由来の比率に影響を及ぼさないことが確認された。また、本合成法における溶液と固体酸化鉄（III）表面間で進行する鉄の酸化還元（RedOx）反応に関して、電気化学的手法による解析も行なった。本年度は、湿式法によりPt基板上にヘマタイト薄膜を形成した電極を作製することが可能となり、電極の自然浸漬電位と分極挙動を調査することで、カソード反応として酸化鉄（III）薄膜電極の還元反応が進行すること、ならびにアノード反応として溶液中Fe(II)の酸化によりスコロダイト結晶が生成することを確認した。さらに、反応パラメータとして溶液温度の影響について調査し、温度が高いほど反応速度が向上することが電気化学的測定により明らかとなった。

在使用氧化铁(III)的臭葱石合成方法中，溶液、前体和臭葱石晶体之间进行Fe(II)和Fe(III)之间的电子交换(RedOx反应)，因此样品中的Fe(III)不仅源自赤铁矿，而且其中一些被认为源自溶液中的 Fe(II)。主要研究人员将部分Fe(II)替换为示踪剂稳定同位素铁(54Fe)，进行合成实验，定量评价构成臭葱石晶体的Fe(III)的来源。成功的。今年，我们还进行了臭葱石合成实验，其中添加稳定同位素铁，同时改变溶液的 Fe(II) 浓度、温度和 pH 值。其结果是，构成臭葱石晶体的Fe(III)(最佳条件下)的约90％以上来自于溶液中的Fe(II)，如果残留有凝胶前体，则推测Fe(II)来自于溶液。表明该比例将会下降。另外，当溶液中的Fe(II)浓度较低时，来自溶液Fe(II)的臭葱石晶体的比例也会减少，但这可能是低估的，需要进一步研究证实这并非如此。影响臭葱石晶体中固溶 Fe(II) 的比例。我们还使用电化学方法分析了该合成方法中溶液与固体氧化铁（III）表面之间进行的铁氧化还原（RedOx）反应。今年，我们可以使用湿法制造在 Pt 基底上形成赤铁矿薄膜的电极，并通过研究电极的自然浸没电位和极化行为，研究了氧化铁（III）薄膜的还原。作为阴极反应，确认了反应的进行，并且通过作为阳极反应的溶液中的Fe(II)的氧化形成了臭葱石晶体。此外，还研究了溶液温度作为反应参数的影响，电化学测量表明温度越高，反应速率越快。