鈾酰有機(jī)膦酸化合物防治放射性污染的基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著化石能源的短缺和環(huán)境污染的日益加劇，其他能源如核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等正在被大力發(fā)展。其中，核能由于具有高能量密度和低污染排放的特點(diǎn)而受到了廣泛重視。然而，乏燃料中含有大量未反應(yīng)的鈾以及反應(yīng)產(chǎn)生的高放射性的裂變產(chǎn)物及中子捕獲產(chǎn)物，如何有效地對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理，提高燃料的回收利用率并且分離高放廢物以降低處置壓力是目前面臨的一大難題。其中，有機(jī)磷類配體由于對(duì)錒系元素結(jié)合能力極強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用于多種核廢料分離方案中，如PUREX中的磷酸三丁酯（

2、TBP）和固相分離的雙膦酸樹脂（Diphonix Resin）等。因此，系統(tǒng)研究錒系元素（尤其是鈾）與有機(jī)膦類配體在不同條件下的微觀作用機(jī)制對(duì)深入了解核乏燃料的后處理過程具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本研究主要利用水熱法和離子熱法，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件和離子液體(ILs)的種類，制備出一系列結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的有機(jī)膦酸鈾化合物，對(duì)它們進(jìn)行 X射線單晶衍射實(shí)驗(yàn)以獲得結(jié)構(gòu)中磷氧官能團(tuán)與鈾酰離子的配位模式，輔以吸收光譜和熒光光譜、EDS和X射線粉末衍

3、射等手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1)通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間和體系的pH，成功利用水熱法制備了一批具有不同微觀構(gòu)型的有機(jī)膦酸鈾晶體。結(jié)果表明在酸性條件下與 U配位的氧原子全部來(lái)自于P=O雙鍵氧，堿性條件下僅有P-O單鍵氧參與配位，而提高反應(yīng)溫度及延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間有助于 P-O單鍵氧參與配位生成熱力學(xué)穩(wěn)定的產(chǎn)物。另外，此類化合物的紫外可見近紅外吸收光譜和熒光光譜數(shù)據(jù)都顯示，鈾酰配位環(huán)境對(duì)稱性變化對(duì)其吸收峰和發(fā)射峰的相對(duì)強(qiáng)度影響

4、非常大。
　　2)在離子熱的條件下，分別使用六類常用的離子液體作為溶劑和結(jié)構(gòu)模板劑，合成出多種結(jié)構(gòu)對(duì)稱性和維度不同的有機(jī)膦酸鈾晶體，為闡明其微觀構(gòu)型隨離子液體種類的變化提供了基礎(chǔ)。在反應(yīng)中，離子液體的陽(yáng)離子或其分解產(chǎn)物主要作為模板劑填充在結(jié)構(gòu)的空腔或?qū)娱g，小尺寸陰離子如 F-離子能夠與鈾酰配位，而大尺寸陰離子如PF6-則不會(huì)。此外，研究發(fā)現(xiàn)此類化合物的變溫吸收和熒光光譜的強(qiáng)度變化規(guī)律與配位陰離子密切相關(guān)，純氧配位的其熒光強(qiáng)度隨著溫