概要 無機金属などの汚染物質の還元は、重要な環境化学反応です。本提案では、固相修復材料としての零価鉄（Fe0）を用いたクロム酸塩（Cr(VI)）の還元に焦点を当てています。多くの研究がFe0とCr(VI)の反応を調査してきましたが、還元メカニズムや腐食したFe0表面で生成される生成物については、依然として重要な未解決の問題が残っています。さらに、Fe0は反応性の表面と高比表面積の固体Fe(II)/Fe(III)水酸化物生成物を生成し、これらを定量することは困難であることが判明しています。本提案の全体的な目標は、[表面データ分析 - 理由の説明]X線分光法と電子顕微鏡イメージングを組み合わせて、Cr反応生成物を同定および定量し、SEM画像に基づく表面積測定のための3D立体モデルを開発することです。提案された研究により、複雑な材料の形態と比表面積を分析するための改善されたアプローチが得られることが期待されます。 背景 Fe0によるCr(VI)からCr(III)への還元は、X線光電子分光法（XPS）、拡張X線吸収微細構造分光法（EXAFS）、X線回折（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）などのいくつかの分析技術を用いて研究されてきました。これらの技術を用いて、Cr(VI)の還元はFe0の酸化と結合していることが明らかになっています。 Fe → Fe3+ + 3e-　　　　　　　　　　　　　　　　　(1) CrO42- + 3e- + 8 H+ → Cr3+ + 4H2O　　　　　　　　　(2) ------------------------------------------- 総反応式 : CrO42- + Fe + 8 H+ → Cr3+ + Fe3+ + 4H2O　　(3) さらに、Fe(III)酸化物表面によるCr(III)の吸着と共沈殿が含まれる反応もあります。 Fe3+ + Cr3+ + 3OH- → (Fe, Cr)(OH)3(s)　　　　　　　(4) この反応は、不溶性の混合Fe(III)/Cr(III)水酸化物固体を形成し、溶液からCr(VI)を効果的に除去します。Cr(VI)からCr(III)への還元は、毒性のあるCr(VI)形態を不溶性で無毒のCr(III)水酸化物形態に変換することにより、毒性も低下させます。 零価鉄表面は水中で酸化し、Fe(III)水酸化物（Fe(OH)3）を生成し、これが汚染物質の吸着のための反応性表面を生成します。Fe0固体粒子は酸化し、Fe0コアの周りに酸化物成長殻を生成し、「コア - シェル」固体構造を形成します。この構造は透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて研究されており、酸化したFe0の典型的な画像があります。 謝辞 マニング博士、スカラーズ博士、およびNICの支援に感謝します。 目標と目的 目標と目的 Fe酸化物/水酸化物のコア - シェル構造と複雑な表面形状の比表面積に関するより詳細な情報が必要です。本提案の全体的な目標は、Cr(VI)をモデル汚染物質として用いて、SEMイメージングを用いた新しいアプローチにより表面構造と表面積測定を研究することです。本提案の具体的な目的は以下の通りです。 ・XPSを用いて、Fe0によるCr(VI)からCr(III)への還元を調査する。 ・XAS（EXAFSおよびXANES）を用いて、Fe/Cr生成物に関する構造情報（原子間距離と配位殻）を提供する。 ・SEMを用いて、Fe0酸化物とCr(VI)処理したFe(0)の画像を作成し、Cr(V)処理がFe酸化物/水酸化物結晶の形態に与える影響を明らかにする。 ・複雑なFe0酸化生成物の比表面積を計算するためのコンピュータソフトウェアアプローチの応用を開発する。 ・SSRLなどのX線ビームラインと組み合わせた内部データベースを促進する。高度な内部データベースには利点があります。