配向性炭酸カルシウムナノ粒子を応用したストロンチウム回収剤の創製

使用定向碳酸钙纳米颗粒创建锶回收剂

基本信息

批准号：
14J09064
负责人：
中村仁
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度の研究課題では、炭酸ガス化合法の際にアミノシランを一定の割合で添加することで、新規な結晶構造を持つ炭酸カルシウム粒子の合成に成功した。また、本粒子は擬似海水中において溶解・再析出によりアラゴナイト型構造の沈殿物を形成するとともに、水溶液中のSr2+イオンを高効率に取り込むことを明らかにした。今年度は上述の機序を明らかにすることをめざし、新規炭酸カルシウム系粒子の構造解析を行った。炭酸ガス化合法の際、仕込み濃度が1.0および0.4 mol/Lとなるよう水酸化カルシウムおよびアミノプロピルトリメトキシシランを添加することで試料を得た。走査型電子顕微鏡での観察より、粒径が0.2 μm以下の粒子からなる凝集体が観察された。試料のX線光電子分光スペクトルより、炭酸カルシウムに由来するCa, CおよびO元素（Ca2p:347.5 eV, C1s:289.9 eVおよびO1s:531.9 eV）、ならびにカルバメート化シロキサン（SiO1.5-(CH2)3-NH-COO-）に由来するSi, CおよびN元素(Si2p:102.4eV, C1s:285.2eVおよびN1s:399.5eV)のピークが検出された。透過型電子顕微鏡による電子線回折から求めた試料中の炭酸カルシウムの結晶格子サイズはa:11.96, b:9.58, c:7.38 (Å)（空間群:Pnma）であった。粒子のX線回折パターン、および得られた結晶格子のパラメータをもとにリートベルト解析を行った。その結果、上記の炭酸カルシウムは化学組成Ca12C12O40をとることが示された。また構造中の酸素原子の一部は炭酸イオンを形成せず電荷中性が取れない状態であることが明らかになった。これらの結果から、粒子中の炭酸カルシウムは12(CaCO3・0.3H2O)で示される新規な炭酸カルシウム水和物結晶であると示唆された。

去年的研究项目中，我们通过在二氧化碳复合法中添加一定比例的氨基硅烷，成功合成了具有新晶体结构的碳酸钙颗粒。此外，还表明该颗粒通过在模拟海水中溶解并再沉淀而形成文石型结构的沉淀物，并且还从水溶液中高效地捕获Sr2+离子。今年，我们对新型碳酸钙颗粒进行了结构分析，旨在阐明上述机理。在二氧化碳复合法中，通过添加氢氧化钙和氨丙基三甲氧基硅烷以使进料浓度为1.0和0.4mol/L来获得样品。通过扫描电子显微镜观察，观察到由粒径0.2μm以下的粒子构成的凝聚体。样品的 X 射线光电子能谱显示，Ca、C 和 O 元素源自碳酸钙（Ca2p：347.5 eV、C1s：289.9 eV 和 O1s：531.9 eV）和氨基甲酸酯硅氧烷（SiO1.5-(CH2)） 3).源自-NH-COO-的Si、C和N元素(Si2p:102.4eV，检测到C1s：285.2eV和N1s：399.5eV）峰。使用透射电子显微镜通过电子束衍射测定样品中碳酸钙的晶格尺寸为a：11.96，b：9.58，c：7.38（埃）（空间群：Pnma）。基于颗粒的X射线衍射图案和获得的晶格参数进行Rietveld分析。结果表明，上述碳酸钙的化学成分为Ca12C12O40。研究还表明，结构中的一些氧原子不会形成碳酸根离子，无法实现电荷中性。这些结果表明颗粒中的碳酸钙是以12(CaCO3·0.3H2O)为代表的新的碳酸钙水合物晶体。