【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2024.03.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0118
利用課題名 / Title
Borosilicateガラス中のMo-95 NMR測定
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
核磁気共鳴/Nuclear magnetic resonance,資源循環技術/ Resource circulation technology
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
安東 真理子
所属名 / Affiliation
東北大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
助永壮平
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
大木忍
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-103：800MHzナローボア固体高分解能NMRシステム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
放射性廃棄物のうち、使用済み燃料の再処理に伴い発生する放射能レベルの高い廃液をガラス固化したものを高レベル放射性廃棄物といい、ガラス固化体は、その中に封じ込めた放射性廃棄物および、それから発生する放射線が数万年以上の長期にわたって生活環境に影響を及ぼさないように地層処分される。ガラス固化体として使われるガラス材料の一つであるボロシリケートは、その溶融状態におけるMoO２の溶解量によって、性能が変化する。MoO２はガラス中でマトリックスとしての役割を担っているため、その添加量に伴う局所構造解析を行うことは重要である。本研究ではマトリックスの添加量に伴う、Moの配位数変化を固体NMRによって調べることを目的とした。
実験 / Experimental
2元系のホウ化ナトリウムガラスに酸化モリブデンを0-19mol%添加した試料についてMo-95 NMRを用いて測定を行った。低周波数核のため、リンギングによる影響が大きく、パルスシーケンスは回転同期をさせたOldfield-echoを用いた。MAS回転数は20kHzで、π/2-τ-π-τ-echo(95MoはI=5/2でことからNa2MoO4水溶液でのπ/2幅(4usec)の約1/3幅(1.3usec)を1st pulse 幅に、また伴って2ndパルスを2.6usecに設定した。また、τ値は回転数に同期して50us(1/20kHz)に設定した。化学シフトの基準値は2mol% Na2MoO4水溶液のピークを0ppmとしている。
結果と考察 / Results and Discussion
測定結果から、酸化モリブデンの添加量の違いに伴うスペクトル変化が観測された。各組成におけるスペクトルのピーク分離から、4配位と6配位、2種のMoが存在することが分かった。4配位のMoは、Siベースで低Mo添加(＜2mol%）において主要なMo種であることが過去の研究から報告されている。一方、高Mo添加においては6配位の存在率が増えていっていることが分かり、XASの測定からその結合価は4配位のMoよりも小さいことが分かった。固体NMRの結果と合わせて、高Mo添加におけるMo-O-Moの安定化が非常に重要であることが本実験結果から明らかとなった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Glass&Optical Materials Division 2023 proceedings Change in local structure near molybdenum cations with variation of MoO3 content in a sodium borate glass
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件