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核能具有高效清洁与经济稳定等优点,是我国优化能源结构与实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。为保证核能的可持续发展,我国已明确“闭式”核燃料循环的技术路线,即对乏燃料进行后处理,分离其中的铀（U）和钚（Pu）等可裂变核材料加以复用。而乏燃料中几乎全部的裂变产物都会进入到高放废液中,故高放废液含有丰富的金属资源,如少量U和Pu、次锕系元素、铂族元素以及长寿命裂变元素等。这些放射性核素的存在使得高放废液具有放射性比活度高、发热量大与毒性高等特点,对其处理难度大、技术复杂、费用高。因此,分离高放废液中的金属离子不仅可以降低高放废液的处理难度,还能提高同位素资源的利用率。常采用沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、化学还原法以及电化学还原法等分离高放废液中的金属离子,然而这几种方法存在明显的缺陷,如二次废物量大、有机溶剂用量大、材料易辐射降解、还原剂不稳定以及能耗高等。本论文研究了基于光化学法与电离辐射法还原分离高放废液中几种典型的金属核素,如Tc（Ⅶ）/Re（Ⅶ）、U（Ⅵ）与Pd（Ⅱ）等。通过构建特定的还原反应体系,实现了目标金属离子的快速有效分离,并结合脉冲辐解等先进技术探究了反应机理,此外还考察还原产物的结构以及在催化领域的应用等。本论文开展了以下工作:1.采用丙酮增强的光还原法实现溶液中Re（Ⅶ）的快速有效分离。当体系中引入0.81 mol L-1丙酮,紫外线照射60min后,Re（Ⅶ）分离率可达到94.6%。考察了醇种类、异丙醇浓度以及体系酸碱度对光还原Re（Ⅶ）的影响,相比于碱性条件的产物,在酸性和原始pH条件下产物不仅有Re（Ⅳ）O2和Re（Ⅵ）O3,还有Re（0）产生。基于稳态γ射线辐射还原与脉冲辐解实验揭示了丙酮增强光还原的机理,在紫外线的照射下,三重态丙酮与异丙醇反应,并产生大量可直接还原Re（Ⅶ）的醇自由基。最后,通过该光还原法选择性分离出模拟高放废液中Re（Ⅶ）。这项工作表明丙酮增强的光还原法不仅可以有效提取液相中的Re资源,也可用于去除高放废液中放射性核素Tc（Ⅶ）。2.采用高温热聚法制备了具有可见光响应且能带结构可调的硼碳氮（BCN）纳米片,并将其应用于光催化还原分离溶液中U（Ⅵ）。基于密度泛函理论计算了样品的能带与态密度,调控BCN中碳含量即可实现带隙与电子结构的调节。通过各类实验表征手段,考察了样品碳含量对物理结构、光学吸收、光生载流子分离效率以及带边位置等性能的影响。BCN纳米片表现出优异的光催化还原U（Ⅵ）活性,可见光照射90 min,U（Ⅵ）分离率最高可达97.4%,重复使用五次后,样品依旧表现出良好的催化活性与结构稳定性。此外,通过解析催化剂的能带结构与自由基捕获实验来研究U（Ⅵ）还原的机理,在异丙醇作空穴清除剂的情况下,光生电子与产生的醇自由基可协同还原U（Ⅵ）。这项工作不仅证明了 BCN材料在核素分离与重金属去除等领域极具潜力,并且为新型BCN基光催化剂的开发与应用奠定基础。3.采用真空气相沉积法制备了红磷/硼碳氮（RP/BCN）复合材料并考察其光催化还原U（Ⅵ）性能。对样品结构表征发现,RP不仅以纳米粒子的形式附着于BCN纳米片表面,还沉积在BCN的孔道内,这有利于光生载流子的分离和转移。随着RP含量的增加,RP/BCN样品的光学吸收特性和载流子分离效率均得到显著提升。通过对RP与BCN的能带结构解析,二者能带交叠形成了传统的Ⅱ型异质结,该结构可以有效加快载流子的界面迁移,从而有利于改善光催化性能。相较于RP与BCN,RP/BCN复合材料表现出更加优异的光催化还原U（Ⅵ）活性,尤其是RP/BCN-40样品,可见光照射60min,U（Ⅵ）分离率可达到98.2%。此外,还探究了光催化剂结构与高效U（Ⅵ）分离性能之间的构效关系。这项工作提出了一种绿色简便的气相沉积法来制备高活性的BCN基异质结光催化剂,有望为其它复合光催化剂的设计提供新思路。4.采用γ射线辐射法将溶液中的Pd（Ⅱ）还原,以氮化硼纳米片（BNNSs）作载体的情况下,Pd以纳米粒子的形式负载于BNNSs上。通过脉冲辐解技术研究了 Pd纳米粒子辐射合成的机理,水合电子与异丙醇自由基均可以有效还原Pd（Ⅱ）,还原得到的Pd（Ⅰ）经过二聚、歧化以及团簇生长等过程逐渐形成纳米粒子。相比于其它BN载体,于BNNSs上的Pd纳米粒子分布更加均匀,粒径最小（约2.9 nm）,负载量高。此外,基于邻硝基苯胺还原的模型反应考察了所得Pd-BNNSs复合材料的催化性能,该材料表现出优异的催化活性与重复使用性。最后,通过该辐射法还合成了 Au-BNNSs与Pt-BNNSs复合材料,二者表现出与Pd-BNNSs类似的结构与性能。本工作证实了 γ射线辐照技术不仅可以用来还原分离高放废液中的Pd（Ⅱ）等金属离子,而且为制备性能优异的贵金属纳米催化剂开辟了新途径。本论文拓宽了光化学法与电离辐射法在高放废液处理中的应用,实现了Tc（Ⅶ）/Re（Ⅶ）与U（Ⅵ）等放射性核素的高效分离以及Pd基纳米催化剂的辐射法合成,这有助于降低高放废液的处理难度与对环境的潜在危害,以及提高放射性废液中金属资源的利用率。