エネルギー消費及び廃液排出を伴わない二酸化炭素鉱物炭酸塩化の研究

ケイ酸塩層状化合物凝集体中のナノシートが作るナノ空間において，導入された二酸化炭素分子がシートエッジに弱くイオン結合した酸素原子をピックオフし，炭酸塩イオンとして活性化することを見出している。活性化した炭酸塩イオンは，ナノ空間内表面に存在するアルカリ金属イオンに炭酸塩鉱物として，廃液排出とエネルギー消費を伴わずに化学吸着する。一方で，活性化した炭酸塩イオンがエッジサイトの8面体中心のマグネシウムイオンに吸着することも推測されるが，この現象はガス状二酸化炭素では見出されていない。本研究では，高拡散性，高溶解性という特徴を併せ持つ超臨界二酸化炭素を用いて，ケイ酸塩層状化合物凝集体中の8面体中心に位置するマグネシウムイオンに対する炭酸マグネシウム化現象の検出を目指す。8面体シートの永久電荷に依存する炭酸塩化メカニズムを分子レベルで明らかにすることを目的とする。今年度は，ケイ酸塩層状化合物凝集体の候補材料を選定し，物性評価を行った。候補材料として8面体シートの永久電荷が僅かに異なるケイ酸塩層状化合物サポナイト，スティーブンサイト，ヘクトライトを採用した。水和・脱水挙動は示差熱熱重量同時測定（TG-DTA）により評価した。層間の変化や凝集状態はX線回折（XRD），電子顕微鏡観察により調べた。加えて，ケイ酸塩層状化合物のナノシートが部分的にオーバーラップすることにより生成されるナノ空間をポジトロニウム（Ps）寿命測定により調べた。上記と平行して配管や反応容器などからなる超臨界二酸化炭素実験用ポータブルリアクターシステムの立ち上げも併せて行った。

ケイ酸塩層状化合物凝集体中のナノシートが作るナノ空間において，導入された二酸化炭素分子がシートエッジに弱くイオン結合した酸素原子をピックオフし，炭酸塩イオンとして活性化することを見出している。活性化した炭酸塩イオンは，ナノ空間内表面に存在するアルカリ金属イオンに炭酸塩鉱物として，廃液排出とエネルギー消費を伴わずに化学吸着する。一方で，活性化した炭酸塩イオンがエッジサイトの8面体中心のマグネシウムイオンに吸着することも推測されるが，この現象はガス状二酸化炭素では見出されていない。本研究では，高拡散性，高溶解性という特徴を併せ持つ超臨界二酸化炭素を用いて，ケイ酸塩層状化合物凝集体中の8面体中心に位置するマグネシウムイオンに対する炭酸マグネシウム化現象の検出を目指す。8面体シートの永久電荷に依存する炭酸塩化メカニズムを分子レベルで明らかにすることを目的とする。今年度は，ケイ酸塩層状化合物凝集体の候補材料を選定し，物性評価を行った。候補材料として8面体シートの永久電荷が僅かに異なるケイ酸塩層状化合物サポナイト，スティーブンサイト，ヘクトライトを採用した。水和・脱水挙動は示差熱熱重量同時測定（TG-DTA）により評価した。層間の変化や凝集状態はX線回折（XRD），電子顕微鏡観察により調べた。加えて，ケイ酸塩層状化合物のナノシートが部分的にオーバーラップすることにより生成されるナノ空間をポジトロニウム（Ps）寿命測定により調べた。上記と平行して配管や反応容器などからなる超臨界二酸化炭素実験用ポータブルリアクターシステムの立ち上げも併せて行った。