铀、钍、稀土希夫碱配合物的合成与表征

来源 :中国原子能科学研究院 | 被引量 : 8次 | 上传用户:digitalmachinec
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铀、钍配合物的研究,对核燃料的提取与分离、乏燃料后处理、放射性核素去污、同位素制备和核素迁移环境化学等都具有十分重要的意义。萃取分离的关键是稳定的配合物的形成及在两相溶剂中的分配不同。通过对配合物的形成机制、配位性能、结构的研究,可为优选络合剂、萃取剂提供理论依据。 由于锕系元素多数半衰期极长,毒性很大,镧系元素配合物的研究可以为锕系元素的研究提供有价值的支持。 在放射性废物处置中,漫长历史年代和复杂地质介质环境,对核素迁移有重要影响。核素迁移是一个极为复杂的过程,研究铀钍和镧系元素配合物,对放射性元素环境化学有重要价值。研究表明,腐殖酸对核素迁移有重要影响,放射性核素往往与腐殖酸形成配合物而被运输或被沉积和滞留。放射性核素去污常采用整合剂,形成稳定的配合物而实现高去污因子(DF),因此研究这些配合物有十分重要理论意义和应用价值。 本研究合成了水杨醛缩乙二胺(L1)、水杨醛缩联苯胺(L2)、邻香草醛缩联苯胺(L3)、邻香草醛缩邻苯二胺(L4)、水杨醛缩邻苯二胺(L5)、邻香草醛缩乙二胺(L6)、水杨醛缩对苯二胺(L7)、邻香兰素缩邻氨基苯甲酸(H2L8)、邻香兰素缩对苯二胺(L9)、水杨醛缩邻氨基苯甲酸(H2L10)、水杨醛缩苯丙氨酸、水杨醛缩苯丙氨酸、邻香草醛缩丙氨酸、水杨醛缩白氨酸、水杨醛缩缬氨酸、草胺酸根为桥联基团的2,2-联吡啶等16种配体,用这些配体与铀(Ⅵ)、钍(Ⅳ)、稀土(Ⅲ)为中心离子合成了上百种新的配合物,这些配合物为作者首次合成。采用元素分析、红外光谱分析、热分析、X-射线粉末衍射分析、重量分析、络合滴定、紫外光谱分析、摩尔电导分析等手段对配体、配合物进行了表征 铀配合物的组成通式为:[(UO2)m(HaLn)x·(NO3)b·(C2HsOH)e·(H2O)d](NO3)e(式中m=1.2;n=1~10;x=1.3;a=0.1;b=0.1;c=0~2;d=0.1;e=0~2)。 俗士 学位告丈 针配合物的组成通式为:【ThJHaL”)x·(NO入·(H。O)*(NO)·(H抑。(式中e=1,2;e=1~m: X。1,3: X=0,卜b一0~4;d一0,1;C=0~4: 卜0,1)。 稀土配合物的组成通式为:【RE*(H。L”)x·则O人·(H。O)。](NNe·(H。0)r(式中 m二1,2;n=l,2,4,8:x=l,3;a二0,l;b二0~3;d=0,l;e—0~3;fro~4。RE为La、Gd、Yb、Y、Pr、Dy、Er、Tin、Nd、Sin、Eu、Tb、Ho、Lu)。 此外,还合成了以下稀土元素的氨基酸类希夫碱配合物: RE’“配体名称 配合物组成Nd 水杨醛缩苯丙氨酸(KHL’)mdwO。)·(HL’)]州O。)。·ZH。ONd 水杨醛缩苯丙氨酸(KHL‘)及苯丙氨酸(HBB)md·HL‘·(BB)。·H。OIH。ONd 邻香草醛缩丙氨酸(KHL‘)及邻菲咯啦(phen)md·L’·phen·NO;·H。O] NO。Nd 水杨醛缩丙氨酸(KHL’)[NdpeO。)·(HL’)·H。O]NO。)。Nd 水杨醛缩白氨酸(KHL‘)[NdpeO。)·(HL4)·H。O]NO。·H。ONd 与水杨醛缩缀氨酸(KHL’)及邻菲咯咐(phen)[NdL’·(phen)。·H。O]NO。·H。OGd 邻香草醛缩丙氨酸(KHL’)及丙氨酸(HB)[Gd·L’·BZ·HZO] H。OY 水杨醛缩绷氨酸(KHL’【Y州O。)·(HL’)·H。q NO。·H。OY 水杨醛缩缀氨酸(KHL’)及苯丙氦酸(HBB)[Y(HL’)·(BB)。·H。O]H。OPr 水杨醛缩缀氨酸(KH’)及苯丙氨酸(HBB)IPF(H’)·(BB。·H。O] HZO 本研究采用的配体及配合物的合成温度根据溶剂不同分别为20~70C;反应时间2~4小时;合成在非水溶剂中进行。合成方法为以下新方法或改进方法: ①采用二步合成工艺,对配体进行提纯,保证配体的纯度,减少表征的难度。 ②使用混合溶剂或配体与中心离子不同溶剂,改善合成条件。 ③采用更换溶剂的方法,使难提取配合物的固体易于获得。 ④选用低沸点溶剂,使反应温度尽量低,保护配体结构。 ⑤在室温下干燥配合物,脱掉吸附物质。 所合成的铀、针、稀土配合物中配体与金属离子的摩尔比一般为1:l或3:2,其中3:2的配合物以前未见报道。 V 尸 俗士学住告丈 实验发现,形成配合物时,配体酚羟基的配位情况有以下4种类型: ①不去质子且不发生配位作用; ②去质于、酚氧中氧参与配位; ③不去质子,羟基直接参与配位; ④不去质子,形成分子内氢键,酚氧中氧与金属离子配位,希夫碱基团上的氮不配位。 在铀针配合物中,配体通过酚氧和 C叫中 N与离子配位,U小。有较明显的位移,U。。键的出现证明了配合物的形成,摩尔电导值和IR谱可确定配合物中游离或配位存在的硝酸根。 实验发现,由粉末状配合物制成的晶体状配合物的结构有时会不同。因为在晶?
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