研究の目的 研究内容 平成1７年度 研究課題 研究室のアピール
化学的にケイ酸アルミニウムに分類されるコロイドが、海洋、湖沼、河川低 質、陸地に分布する土壌など、広く自然界に存在している。このコロイドは、表面が活性なため環境中の天然および人工物質あるいは各種生物と相互作用を起こし、これらの物質の挙動や動態および生命現象を左右する大きな要因となる。環境中で起こる無生物的および生物的な諸現象を解明したり予測するためには、このコロイドについて深い知識を持っておく必要がある。化学構造を形成するケイ
素やアルミニウムなどの原子が、規則正しく配列した結晶性コロイドと不規則に並んだ非晶質コロイドとに大別できるが、後者はとくに表面活性が大きいので、 たとえ量的に優勢でない場合でも、環境の諸現象発現の主な原因や理由になっていることが多い。大切さが認識されているにも関わらず、非晶質ケイ酸アルミニウムコロイドは、その非晶質性そのものが原因して研究手法が少ないため、結晶性コロイドに比べて、わからない点が多く残されている。本研究室の第一の目的は、新しい研究方法を開発・導入して、非晶質ケイ酸アルミニウムコロイドについて、微細形態、化学構造、特性、物性、機能などを明らかにし、生命と環境のシステムにおける役割や働きを、分子軌道論を中心に量子化学的な立場において電子レベルで解明することである。
非晶質ケイ酸アルミニウムを主成分とする廃棄物がある。その一つは石炭灰である。石炭灰は、石炭を燃焼した際に排出する灰（石炭の２０〜２５％は灰分）であり、燃料として石炭を用いる火力発電所や工場等から膨大な量排出される。火力発電所だけでも、毎年、概算で４００万トンほどにものぼる量の石炭灰が出でいると言われている。この灰は、一部セメント原料などに用いられる他、適切な処理方法がほとんど無いことから、他の利用価値のない固体廃棄物と一緒に埋め立て処分されてきた。しかし、最近ではセメント自体の需要が頭打ちになっていること、灰捨地（埋め立て地）の確保に困難をきたしていることなどから、
廃棄物としての石炭灰が、社会的にもまた環境保全の立場からも全国的に大きな問題を投げかけるようになっている。度重なる事故で原子力発電に対する批判が高まり、火力発電所が見直されている昨今、石炭を使用する火力発電所も今後さらに増えるだろうことは容易に予知できる。こうした情勢の中で、これから益々増加するであろうこの廃棄物の処理問題を解決することは急務となっており、その有効的なリサイクリングあるいは積極的な再資源化を目指して新しい技術を速やかに開発・確立することが強く切望されている。研究目的の第二番目は、この
廃棄物を化学的処理により、ゼオライトなどの有用物質に転換し、様々な産業分野で高度有効利用しながら、あわせて、産業廃棄物処理問題をも解決する道を開くことにある。
・環境に存在する天然および人工の無機あるいは有機化学物質とコロイド成分の相互作用
・酸性雨が環境中のコロイド成分に及ぼす影響
・環境中における有機塩素系化合物の非生物的反応での変化（猛毒性化あるいは分解・無毒化）および反応メカニズムの分子軌道法による解析
・土壌環境でのケイ酸アルミニウム系コロイドの生成反応と機能・役割
・水圏および土壌環境での重金属の存在様式と吸着固定化
・農耕地環境での各種植物養分の挙動と水圏移行による富栄養化の抑制
・石炭灰など廃棄物・未利用資源のゼオライト転換と再生資源化
・ゼオライト転換した石炭灰の農業、土木・建築、環境改善などの分野での有効利用
・地球環境に生じた非晶質和水ケイ酸アルミニウムの化学構造と特性
・窒素酸化物、フロン、二酸化炭素、ハロゲン化炭化水素など環境有害成分の 吸着固定および分解
・細胞・組織培養および器官・個体培養におけるコロイド培養法（液体培地と 固体培地の中間的培地による培養法）の開発
・ケイ酸アルミニウム系無機高分子による組織培養における色素など有用成分 の生合成誘導
・生命起源における非晶質和水ケイ酸アルミニウムの寄与および化学的メカニ ズム
・生理活性物質と無機コロイドの相互作用と作用機構の分子軌道論的解析
・核酸・タンパク質・多糖類など生体高分子と無機コロイドの界面化学的反応
・酵素、微生物、動植物細胞、細胞小器官などの固定不溶化へのゼオライト転 換した石炭灰の担体としての利用
・遺伝子操作への層状ケイ酸塩および非晶質粘土の利用
学部 (under
graduate course)
３回生
忽那このみ
シラスの環境産業分野での有効利用
「− シラスの人工ゼオライト化に関する基礎的研究 −」
軸丸一彦
「人工ゼオライトによる環境調和型高肥沃土壌への改良に関する基礎的研究」
橋本直樹
人工ゼオライトの水質浄化及び水処理への有効利用
「−人工ゼオライトによる水質 軟化に関する基礎的研究−」
増本知穂
多成分系ナノ複合体の機能に関する研究
「−ゼロエミッション型多成分系ナノ複合体によるアルデヒド類の吸着及び分解−」
森重雄裕
製紙産業副産物のゼロエミッション型有効利用に関する研究
「−製紙スラッジを原料にする新規ナノ複合体の合成−」
山内真由美
変動成分原料を用いる多成分系ナノ複合体の合成と合成メカニズム
「−各種形態の酸化チタン共存下における人工ゼオライトの生成によるナノ複合体形成に関する基本的研究−」
４回生
相田
「人工ゼオライトによる腐食物質の吸着反応および反応メカニズムに関する研究」
(Study on the adsorption reaction and reaction mechanism of a corrosion substance on artificial zeolite)
猪尾大輔(io)
｢検討中｣
(Under examination)
越智恵美(ochi)
｢アロフェンおよび人工ゼオライトによる有機色素分子の吸着および構造変化とメカニズムに関する研究｣
(Study on adsorption and structural change, and its mechanism of the organic coloring-matter molecule on allophane and artificial zeolite)
川又里美(kawamata)
｢酸性雨による環境悪化防止の人工ゼオライト利用に関する基礎的研究｣
(Study on use of artificial zeolite to prevent the environmental aggravation by acid rain)
繁信裕輔(Shigenobu)
｢固相物質を原料とするアルカリ炭酸塩溶融法による人工ゼオライトの合成反応および反応メカニズムに関する研究｣
(Synthesis of artificial zeolite from a material in solid phase by the fusion method including alkali carbonate, and its mechanism)
笹山敏子(Sasayama)
｢生ごみ堆肥化への人工ゼオライト利用に関する基礎的研究｣
(Study on use of the artificial zeolite to kitchen garbage composting)
大学院（修士課程） (master
course)
M1
金川健祐
(Kanagawa)
「ガラス状溶融スラグの人工ゼオライト転換反応に及ぼす含有成分の影響及びナノレベルメカニズムに関する研究」
(Chemical conversion of vitreous molten sludge to artificial zeolite as
affected by components contained in the sludge, and the conversion mechanism in
molecular scale)
田中佑佳
(Tanaka)
「鉄共存下におけるゼオライトの合成反応に関する研究」
(Research on synthetic reaction of zeolite under iron coexistence)
松原誉詩夫
(Matsubara)
「炭化物共存下における固相及び液相原料からのゼオライト合成反応及び反応メカニズムに関する研究」
(Synthesis of zeolite from materials in solid and
liquid phases in the presence of carbonated substance of various sources, and
its mechanism)
Moses Wazingwa Munthali
Hydrogen and aluminum ion exchange on artificial zeolite saturated with various species of cations
such as K, NH4, Ca, Mg, in relation to acid soil amendment.
袁福生（Yuan Fu Sheng）
Adsorption of heavy metals such as Hg, Cd, Pb, Cu, Zn on artificial zeolite in relation to remediation
of polluted soils.
M2
片田裕士
(Katada)
「人工ゼオライトの酸による変化に関するフィリップサイトタイプ及びフォージャサイトタイプゼオライトの比較化学的研究」
(Comparative study on changes by acids in physico-chemical
properties and crystal structure between two types of zeolites, phillipsite and
faujasite)
竹村幸恵
(Takemura)
「有機系高分子と無機系高分子のナノコンポジット合成：
パルプセルローズ及びその炭化物共存下でのゼオライト、アロフェン並びにイモゴライトの合成」
(Synthesis for nano-composites of organic and inorganic
polymers, pulp cellulose and its carbonized material, zeolite, allophane and
imogolite)
Khan Hamayoon（カーン）
「Adsorption and
retention of water on allophane with nano-ball morphology, in relation to its
chemical structure of the surface and the morphology, as well as the molecular
level mechanism」
（ナノボール状形態アロフェンの水分吸着と保水特性とナノスケールでのメカニズム）
大学院（修士課程 社会人リフレッシュ）
(master course for social members)
大菅洋子
(Ohosuga)
「農産物の食品成分変動に及ぼす地球環境の影響に関する研究」
(Change in food compositions of agricultural
products as influenced by global environmental issue and factor)
大学院（博士課程）(doctoral
course)
D1
福垣内暁（Fukugaichi）（社会人特別選抜）
「高機能ナノ複合材料の創製に関する化学的基礎研究」
D3
Zaenal Abidin (アビディン)
「Chemical
reaction of allophane and imogolite with alkali, and the analysis of reaction
mechanism by molecular orbital method」
(アロフェン及びイモゴライトとアルカリの化学反応、並びに反応メカニズムの分子軌道法計算による解析）
受託研究員
(Visiting scientists and researchers)
｢検討中｣
(Under examination)
研究範囲が多岐多方面にわたることが特徴。分子・電子レベルにおける深いレベルでの化学的研究、および、その成果を実際の社会で役立つように実用化していくというように、基礎から応用まで幅広い研究を行う。独自の基礎化学研究 による成果に基づき開発を行い、これまでいくつかの実用化製品を世の中に送り出している。人工ゼオライトの基礎研究および実用化は、その代表的なものとして有名。高性能で価格の安い人工ゼオライトは、”貧者のゼオライト”あるいは ”第三のゼオライト”とも言われており、環境改善、生物利用工業・バイオテク ノロジー、農畜水林産、土木・建築、都市環境整備・都市計画、公衆衛生、新素 材、医薬品などの分野で利用可能。