《離子液體中鈾配合物的製備、結構和性能》是依託北京大學，由褚泰偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子液體中鈾配合物的製備、結構和性能
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：褚泰偉
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大力發展核能對於解決當前面臨的能源和環境問題具有重要的意義。核燃料後處理是實現核能可持續發展的必由之路。離子液體既可以替代傳統水法流程中的揮發性易燃溶劑用於萃取分離，也可以替代乾法流程中使用的腐蝕性的高溫熔融鹽作為電化學介質。研究離子液體中金屬離子的配位和氧化還原行為，對於促進離子液體在乏燃料後處理中的套用研究具有重要意義。基於我們在相關領域的研究積累，本項目主要對離子液體中鈾配合物的製備、結構和性能進行研究，內容包括：(1) 鈾與重要的無機和有機配體在離子液體中的配合物的製備和結構表征；(2) 離子液體中鈾和萃取劑的相互作用，及對萃取效率的影響規律；(3) 鈾配合物的電化學，及通過電解方法從離子液體中沉積UO2的探索研究；(4) 離子液體中穩定的鈾(V)配合物的製備，及其在電化學分離回收鈾中的套用。本研究工作將為離子液體在核燃料後處理中的套用奠定理論基礎和實驗依據。
結題摘要
大力發展核能對於解決當前面臨的能源和環境問題具有重要的意義。核燃料後處理是實現核能可持續發展的必由之路。研究離子液體中金屬離子的配位和氧化還原行為，對於促進離子液體在乏燃料後處理中的套用研究具有重要意義。本項目主要對離子液體中鈾配合物的製備、結構和性能進行研究，內容包括： (1) 採用萃取劑N,N,N'，N'-四甲基丙二醯胺(TMMA)從硝酸水溶液中萃取U(IV)到離子液體[C4mim][NTf2]體系中。結果表明，與傳統有機溶劑體系相比，U(IV)的分配比提高到23，在1:1的比例下，單級萃取效率達到95%以上。在1.0 ~3.0 M範圍內，硝酸溶液很難提取出U(VI)，但在此體系中可以選擇性分離出U(IV)和U(VI)，分離係數(SFIV/VI)可達28。我們還發現，萃取到離子液相中的U(IV)絡合物可以非常穩定地在空氣中保持至少兩周而不被氧化。(2) 通過控制電勢的電解還原法，所選用的中性P=O配體與鈾醯的配合物，在離子液體中經電解還原，可以得到含U(V)的電解產物。與其它配合物相比，[UO2(TBPO)4]2+和[UO2(TBPO)4]2+的還原產物的光譜中U(V)特徵峰最明確。含U(V)的電解產物在離子液體中具有更高的穩定性。(3) 在離子液體中合成並表征了兩個新的鈾醯配位化合物[(UO2)2(CrO4)2Cl2(H2O)2]Cl-5H2O和(C9H17N2)[(UO2)(C2O4)Cl]。(4) 在離子液體中，鈾醯與過量的乙酸根先形成[UO2(OAc)3]-，隨著配體過量程度的增大，逐漸生成[UO2(OAc)4]2-。[BMIm]- [NTf2]中[UO2(OAc)3]-+[OAc]- = [UO2(OAc)4]2-的平衡常數K值為1.76±0.19，顯著小於同一離子液體中對應硝酸根配合物的數值（10.34±0.57）。(5) 在離子液體[Bmim][NTf2]中，單齒脲配體與鈾醯形成5配位配合物，即[UO2(TMU)5]2+， TBuU與鈾醯形成4配位的配合物[UO2(TBuU)4]2+。雙齒醯胺配體與鈾醯形成3配位的配合物[UO2L3]2+，配合物中有5個羰基參與配位，形式為兩個雙齒配位，一個單齒配位，即[UO2(η2-L)2(η1-L)]（L = TBSA或TBMA）。這些研究結果為離子液體在核燃料後處理中的進一步套用提供了實驗依據。
