离子液体中镧系元素的配位化学及其痕量离子的萃取研究

This proposal is focused on the coordination chemistry of lanthanides in ionic liquids and the extraction of trace lanthanide ions by ionic liquid systems. The systematic investigation on the physico-chemical parameters concerning the coordination of lanthanides in ionic liquids and on the ternary complexes composed of lanthanide, ionic liquid, and extractant will be performed. The supramolecular aggregation phenomena of the ternary complexes will be further elucidated. The separation of trace lanthanides with high efficiency and excellent selectivity from complexed environments is expected by screening and designing ionic liquid based extraction systems. The formation and physico-chemical properties of novel magnetic ionic liquids will be also investigated, in the light of which a preliminary separation method of lanthanides will be suggested. Finally, the separation of lanthanides from the typical radioactive systems will be explored on the basis of above results.

本项目研究内容包括离子液体中镧系元素的配位化学、离子液体体系对痕量镧系金属离子的萃取两个部分。拟系统研究离子液体介质中镧系金属离子的配位及镧系金属离子-离子液体-萃取剂三元配合物的形成规律，并进一步阐明配合物的超分子聚集行为。通过设计、筛选离子液体萃取体系，实现复杂体系中痕量镧系金属离子的高效、高选择性分离。研究新型镧系磁性离子液体的形成和基本物化性质，提出基于镧系磁性离子液体的分离方法的初步方案。基于上述研究成果，对典型放射性体系中镧系离子的分离进行研究。

本项目工作主要涉及离子液体中镧系元素的配位化学及其痕量离子的萃取研究。建立了基于离子液体的多尺度超分子组装（MSSA）分离新技术；发展了阴阳离子均含镧系的磁性离子液体制备新策略；系统进行了镧系-萃取剂-离子液体三元配合物制备、物化性质及相关萃取分离研究；完成了放射性复杂体系（模拟体系）中铀酰离子的分离研究。本项目还通过理论计算，深入研究了多尺度超分子组装过程的机理和镧系锕系金属f电子参与的成键行为。项目取得了多项重要成果，推动了液-液萃取化学及相关界面现象、宏观超分子组装行为、新型玻璃态物质形成机理等方面的研究。本项目发展的MSSA分离新技术可广泛应用于金属离子的分离，而耐强酸、抗辐照的功能使其有望在乏燃料后处理中发挥作用。