化学学院丁颂东教授课题组在萃取分离三价镧系与锕系研究方面取得新进展

来源:  四川大学化学学院         时间:  [2018年10月25日]

        近日,我院丁颂东教授课题组与清华大学核能与新能源技术研究院陈靖教授课题组合作,在《Inorganic Chemistry》上发表了题为“Highly selective separation of actinides from lanthanides by dithiophosphinic acids: an in-depth investigation on extraction, complexation, and DFTcalculations”的封面文章。该文首次系统研究了二硫代次膦酸的结构与萃取选择性和萃取能力的关系,并通过DFT计算对此种关系进行了理论阐释。

        三价镧系(Ln)与锕系(An)的分离是核工业高放废液处理研究中的难点与热点,迄今都尚未得到满意解决。研究发现在Ln3+/An3+分离方面,使用二硫代次膦酸类含S软配体作萃取剂,可获得远超过含N软配体的高分离因子(最大可达5900)。然而,由于该类配体的化学稳定性欠佳、萃取机制复杂,目前学术界关于其与Ln3+、An3+的萃取及配位化学行为,存在诸多争论。因此,从实验和理论上弄清其结构与萃取性能的关系,对Ln3+/An3+分离具有重要的意义。本文首次设计合成了5个典型的具有对称或不对称结构的二硫代次膦酸配体,系统考察了这些配体在相同条件下与Ln3+、An3+的萃取及配位化学行为,确定了萃取机制。同时通过DFT计算,阐释了二硫代次膦酸萃取分离Ln3+/An3+时出现极高选择性差异的本质。此外,本文还可为今后研发新的更加高效的二硫代次膦酸萃取剂提供理论与实验依据。
       本文第一作者王志鹏系化学学院2016级放射化学专业博士研究生。该工作得到了国家自然科学基金重大研究计划“先进核裂变能的燃料增殖与嬗变”集成项目(91426302)和自然基金面上项目(11675115)的资助。
       原文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.inorgchem.8b01635