電子構造論に基づく貴金属回収に有効な抽出剤スクリーニングモデルの構築

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日本国内におけるレアメタル資源は乏しく、輸入に依存せずに循環型社会を構築することが重要な課題である。本研究は、この課題に取り組むため、貴金族元素を対象とした溶媒抽出試薬の設計において、抽出平衡定数を事前に予測するモデルの構築を最終的な目的としている。当該年度は、金属と配位子の間の分子間相互作用が抽出平衡定数をある程度説明できることが示唆される結果を基に、計算上、相互作用エネルギーが大きくなることが予測された分子の合成を行った。一方、報告者は既に、ホスホニウムカチオンにニトリル基を置換基として導入することで対アニオンとのイオン間相互作用が向上することを示したが、具体的な化合物の合成は行っていなかった。そこで、当該年度にはニトリル基導入型イオン液体の合成を行い、その物理化学特性と抽出特性を評価した。結果として得られたニトリル基導入型イオン液体は比較的高い粘度を示し、イオン間相互作用が強いという計算結果の矛盾しない物性を示した。また、実際の合成物を抽出剤として適用し、溶媒抽出を行ったところ、金を良好に抽出し、白金についてもある程度の抽出特性を示すことが分かった。また、対応する化合物として、エーテル基を導入したイオン液体と、白金を対象として抽出特性を比較すると、ニトリル基を導入したイオン液体は、白金をより良好に抽出するようであった。これは、エーテル基を導入したホスホニウムカチオンよりも、ニトリル基を導入したホスホニウムカチオンの方が、水溶液中の白金とより安定な会合体を形成しているためだと推測される。