模板诱导的铀酰羧酸配位化合物的合成、表征及其在核燃料循环系统中的应用

Uranium, as a nuclear material, plays an important role in nuclear industry. In nuclear fuel cycle, many complicated processes are involved, including uranium ore mining, extracting and concentrating, fabrication of fuel elements, separation of uranium and plutonium from spent fuel, and disposition of radioactive waste. In these processes, reactions between uranium and corresponding ligands should be considered. Crystallographic methods can be applied to study interactions between uranyl and these ligands. This is helpful for researchers to understand behavior of uranium and other pollutants in nuclear fuel cycle and ambient environment. This project is planned to design and synthesize uranyl coordination compounds via uranyl ions, carboxylate ligands, suituable cationic templates and other coligating building blocks, and explore synthesis conditions, structural characterizations, characteristics of behaviour and potential applications in nuclear fuel cycle and environment.

作为一种重要的核材料，铀在核工业中具有举足轻重的作用。在核燃料循环过程中，即：铀矿的开采、提炼、浓缩、燃料元件的制造、乏燃料中铀钚分离以及最终的废物处置，均涉及到铀与相关配体的相互作用。运用晶体学的方法研究铀酰与这类配体的相互作用，有助于理解铀在核燃料过程中以及在环境中的行为，并为理解其它污染物在环境中的行为提供帮助。 本项目通过铀酰离子、羧酸根、合适的阳离子模板、以及其它的共配体构筑块，设计、组装和制备铀酰配位化合物，探索和研究其制备条件、结构特点及其在核燃料循环和环境中的行为特点，探讨其潜在的应用价值。

铀是核工业中一种重要的核材料，对于其与相关配体的相互作用的研究是核燃料循环中不可或缺的课题。运用晶体学的方法研究铀酰与这类配体的相互作用，有助于深入理解铀在核燃料过程以及在环境中的行为，并为理解其他污染物在环境中的相关行为提供帮助。本项目旨在通过铀酰离子、羧酸根、合适的阳离子模板、以及其他的共配体构筑块，设计、组装核制备铀酰配位化合物，探索核研究其制备条件、结构特点及其在核燃料循环核和环境中的行为特点。最终，本项目在常温条件下，借助铵模板诱导，合成了一系列铀酰与草酸形成的配合物，并通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、元素分析等研究了其结构；通过热重-差热同步分析、电子顺磁共振能谱、红外光谱、紫外可见吸收光谱以及荧光光谱分析等研究了其热稳定性、光学性质等性质。其中结构研究揭示了铀酰与有机小分子羧酸的配位情况，而热稳定性研究揭示了铀酰配合物随温度升高发生的结构性变化，为核燃料循环中铀的相关研究提供了重要的研究依据。同时，在光学性质研究中发现了部分草酸铀酰配合物有光致荧光减弱现象，表明其在荧光传感器材料中有潜在应用价值。