铀酰萃取剂双亚砜的合成及其微胶囊萃取铀性能的研究

铀是一种非常重要的能源物质 ,现在国际上一般使用磷酸三丁酯 (ＴＢＰ)作为铀的萃取剂提取及回收铀。ＴＢＰ对铀有较强的萃取能力 ,但它耐辐照能力较差 ,有关双亚砜的报道仅局限于ｎ =1 ,2 [1,2 ] 。本文以硝酸为氧化剂 ,采用硫醚氧化法 ,合成了四个新的双亚砜类化合物ＰｈＳＯ(ＣＨ2 ) ｎＳＯＰｈ(ｎ分别为 2、3、4、6) ,并经元素分析、核磁共振对其结构进行了表征。为避免萃取过程中乳化或三相的出现 ,采用界面缩聚法[3 ] 以高分子材料包覆ＴＢＰ和自制的双亚砜类化合物 (ｎ =2 ,4,6) ,制成微胶囊 ,对其在酸性水溶液 (ｐＨ =1～1 .5 )中萃…     

一系列水合和非水合铀酰卤族(F,Cl,Br)配合物在水溶液中的结构和紫外吸收光谱性质的密度泛函理论研究

本文考虑相对论效应并应用密度泛函理论(DFT)研究水溶液中UO2Xn(H2O)5-n(X=F,Cl,Br;n=1～4)和UO2Xn(X=F,Cl,Br;n=1～6)一系列水合和非水合铀酰化合物的结构和紫外吸收光谱性质。将这一系列物质命名为Xnm(X为F,Cl,和Br;n为卤素配体个数,m为水分子配体的个数)。在水溶液中,溶剂化效应采用类导体屏蔽模型(COSMO)并采用SAS溶剂接触曲面构造空穴模拟水溶剂对配合物的作用。配合物的紫外光谱性质采用考虑旋-轨耦合相对论效应的含时密度泛函(SO-TD-DFT)进行计算。U=O键随着F配体数目的增加而明显伸长,然而随Cl和Br配体数目的增加变化较小。随X配体数目的增加和水分子参与配位,铀与X的结合能逐渐减弱。配合物的紫外光谱计算表明铀酰氟的各种配合物并不出现特征吸收峰,而铀酰氯和铀酰溴的各种配合物均有特征吸收光谱。通过分子轨道分析可以很好解释光谱所体现的特征。     

聚吡咯铀酰氧-酰亚胺配合物结构、振动光谱和基团交换反应的相对论密度泛函理论计算

铀酰氧-酰亚胺混合型配合物的合成为热力学稳定、动力学惰性铀酰（UO₂²⁺）和等电子体系铀酰亚胺（U（NR）₂²⁺）研究建立了纽带. 使用相对论密度泛函理论计算“Pacman”结构配合物[（THF）（OU^VIE）（A₂L）]（E=O、NH、NMe和NPh; A=H和Li; L为八齿氮供体低聚吡咯大环配体）. 优化得到U=O/U=N距离与实验值符合; 键级和电子结构分析显示U=O_exo/U=N有部分三重键特征; 由于受Li离子扰动,U=O_endo强度则介于单键和双键之间. 计算表明O=U=NH和O=U=O成键相近,均具有对称和反对称伸缩振动频率,而取代基Me和Ph耦合作用使得U=N-C吸收峰出现在高频区域. 酰氧和酰亚胺基团交换反应计算发现独特Pacman结构配合物的反应能相对五角双锥型配合物的有所降低,其中=O与=NMe交换反应最易实现; A离子变换不但能调控配合物结构和特征振动谱,还可降低基团交换反应能.     

烷基膦酸功能型离子液体合成、 表征及对铀(Ⅵ)的萃取性能

以咪唑和吡啶作为阳离子基体, 设计合成了3种具有烷基膦酸功能基团的功能型离子液体, 利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、 核磁共振氢谱(¹H NMR)和元素分析对离子液体的结构进行了确认, 测定了离子液体的相转变温度、 热稳定性、 密度和黏度等物理性能, 并对硝酸介质中萃取铀酰离子进行了研究. 结果表明, 所制备的功能离子液体可同时作为稀释剂和萃取剂, 在室温环境下实现对铀(Ⅵ)的萃取, 萃取率可达到90%以上.     

气相和水溶液中铀酰配合物UO2L 2-n*an (L=F-, CO2-3, NO-3; n=0-6, a=1, 2)的结构和振动光谱

通过对铀采用相对赝势基组, 其它原子使用6-31+G(d)基组, 应用密度泛函理论(DFT)以及B3LYP方法对UO2+2离子与F-、CO2-3和NO-3的各配位结构进行优化和频率计算. 计算考虑了气相和水溶剂化两种状态, 其中溶剂化模型采用连续导体介质理论模型(CPCM). 计算结果显示配体的配位数与O=U=O对称伸缩振动频率存在线性关系. 配体在气相和水溶液中存在的关系基本符合通式: νs=-Agasn+983和νs=-Aaqn+821(Agas 和Aaq为常数, 表示每增加一个配体振动频率的变化值; n为配体配位数). 其中F-对应Agas=53 cm-1, Aaq=11 cm-1; CO2-3对应Agas=85 cm-1, Aaq=19 cm-1; NO-3对应Agas=48 cm-1, Aaq=-10 cm-1. 并且Aaq值与实验值一致.     

水溶液中四种脱氧核苷酸与水合铀酰离子相互作用的理论计算

运用密度泛函理论(DFT)方法 M06-2X,在相对论有效势基组水平下研究水溶液中水合铀酰脱氧核苷酸配合物[UO2(dNMP)(H2O)3]2+(d NMP=单磷酸脱氧核苷酸)的几何结构、能量和电子结构等性质,采用极化连续介质模型考虑水溶剂环境。结果表明,除了脱氧胸苷酸,其它脱氧核苷酸均以磷酸基团P=O键与铀原子形成的配位结构最稳定,4类配离子U=O键长值较接近,但配位键键长有所不同。脱氧腺苷酸配离子的总结合能最大,但脱氧腺苷酸变形能最小。振动光谱分析发现U=O键和P=O键伸缩振动频率均发生红移,脱氧腺苷酸配离子的变化程度最大。电子密度拓扑分析表明U-dNMP键和U-OH2键具有离子键性质。电荷转移分析显示配体片段向铀酰离子发生了电子转移,脱氧腺苷酸配离子中配体转移的电荷数最多。轨道成分分析表明,高占据轨道贡献主要来自脱氧核苷酸配体π轨道,而低阶空轨道基本是U的5f轨道组成,脱氧鸟苷酸配离子的HOMO-LUMO能级差最小。     

二氧化钍纳米球在碳酸铀酰铵溶液中对铀的吸附性能

二氧化钍(ThO_2)是一种锕系金属氧化物,作为吸附剂是其重要的应用方向之一,但其应用范围还较为有限,有待进一步拓宽。我们研究了水热法合成的多晶ThO_2纳米球在碳酸铀酰铵((NH_4)_4[UO_2(CO_3)_3])溶液中对铀的吸附性能。结果表明,在含有2 mmol/L NH_4HCO_3和20 mmol/L三羟甲基氨基甲烷-HCl的(NH_4)_4[UO_2(CO_3)_3]溶液(pH=8.45)中,ThO_2纳米球对铀的吸附符合准二级动力学吸附模型,在初始铀浓度为20 mg/L时,ThO_2纳米球对铀的吸附容量可以达到6.52 mg/g;ThO_2纳米球对铀的等温吸附符合Freundlich模型。吸附铀后的ThO_2纳米球可通过低浓度的盐酸进行高效洗脱。机理研究表明,在此实验条件下,ThO_2纳米球带负电荷,通过阳离子吸附机理吸附UO_2~(2+),容易受到Ca~(2+)、Cu~(2+)和Ni~(2+)等阳离子的竞争而出现吸附容量下降的情况。本文的研究工作对金属氧化物从弱碱性及中性放射性废液和海水中提取铀具有参考价值。     

醋酸铀酰负离子气相分解反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT), 选择杂化密度泛函TPSSh和TZVP基组, 对一个UO₂(CO₃)₃^4-负离子的结构进行优化, 理论计算所得结果(键长等参数)与实验数据一致. 应用TPSSh/TZVP(ECP)方法对醋酸铀酰负离子UO₂(CH₃COO)₃^-的气相分解反应进行了理论计算, 成功地解释了含+5价铀的气相自由基负离子的稳定性, 并对2个负离子(CH₃COO)UO₂CH₃^-和CH₃UO₂OH^-分别与水的复分解反应进行了理论计算, 所得数据与质谱的实验结果较好地吻合.     

新化合物五氧化铀的电喷雾串联质谱法制备与表征

采用醋酸铀酰为原料在气相中制备了HOUO2OH负离子, 在一定条件下再与O2反应, 从而制备了UO5负离子, 并采用串联质谱法对UO5进行了表征, 考察了生成条件对制备UO5负离子的影响. 初步实验表明在不同能量作用下UO5负离子能释放出O2. 探讨了气相中负离子与分子反应生成UO5负离子的可能机理, 指出通过调控分子与离子的碰撞时间和碰撞能量可以控制离子的电子活动半径, 合适的能量可使电子云的半径落在rinert≤rReactiverreactive≤rdecomposition之间, 从而促进某些化学反应的进行, 以合成某些通常状况下难以生成的物质.     

螯合-螯合-中性萃取剂三元协萃UO~2(NO~3)~2的研究

自从Blake发现协萃效应以来,协萃效应已得到广泛深入的研究,并已有专著予以评述,但对三元协萃体系的研究工作并不多,特别是两种螯合萃取剂与一种中性萃取剂的三元协萃体系未见报道.本文对UO_2~(2+)针/0.5mol·dm~(-3)HNO_3/PMBP-TTA-TBP-CHCl_3三元协萃体系进行了研究,测定了协萃配合物(四元混合配合物)的组成,并求得它们的协萃平衡常数。