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

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。

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。