基于铀同多酸的有机/无机杂化材料：铀酰离子的分离、自组装结构和光谱性质

在我们前期对表面活性剂或嵌段共聚物/多酸复合物的结构与发光功能的研究基础上，本项目旨在通过静电超分子自组装，利用阳离子型表面活性剂和高分子等替换铀同多酸表面的抗衡阳离子，使铀同多酸的表面性质由亲水变为疏水，从而将铀同多酸提取到有机溶剂中，实现对铀酰离子的高效萃取，并因此发展具有多级有序微(纳)米结构的有机/铀同多酸功能杂化材料。系统研究铀同多酸簇合物在不同抗衡阳离子影响下的降解反应及其反应机理，发展彻底降解这些簇合物成铀酰离子的方法学。或通过高温煅烧方法除去有机部分，分离得到铀的固态氧化物。深入探讨这些杂化材料在固态、有机溶液和薄膜中的微(纳)米结构与光谱特性，建立簇合物的结构与光谱性质之间的内在关系。以此为基础，探寻在核废料中分离回收锕系离子的簇合物模型体系，为核废料的光谱监测、分离和安全处置提供新颖的知识基础。

本课题试图利用阳离子型表面活性剂和高分子等替换铀同多酸表面的抗衡阳离子，将铀同多酸的表面性质由亲水改变为疏水，铀同多酸从水溶性变为油溶性，在油相中富集和回收铀同多酸成分，实现对铀酰离子的高效萃取。并因此发展具有多级有序微纳米结构的有机/铀簇合物杂化材料。在本课题执行的过程中，我们发现了如下科学问题：自然界通过自组装各种各样的构筑砌块（Building Block）建立了复杂的生命世界与材料体系。星状聚合物和球状聚合物刷就是近年来人们发现的一类新型构筑砌块，它们具有独特的分子结构和物理性质。但是，关于它们在“改变溶剂质量”的溶液体系中（In Solvents of Variable Quality）的高级有序结构构筑方式和组装原理，至今没有理论和实验研究。其中基本的科学问题是溶剂质量（Solvent Quality）怎样影响了这两类刷型聚合物之内和/或之间的高分子链段间相互作用。现阶段对它们在“改变溶剂质量”的溶液体系中的理论研究也只是停留在一个或两个分子体系。因此，星状聚合物和球状聚合物刷之内与之间的链段间相互作用的深刻细节和可操作的指导性理论非常缺乏。在本项目的资助下，利用以无机簇合物或配合物为核，以聚苯乙烯为壳构建的模型星状聚合物和球状聚合物刷，申请人致力于开展它们的链段间相互作用和自组装过程研究。一、建立了构建以无机簇合物或配合物为核，以聚苯乙烯为壳的星状聚合物和球状聚合物刷模型的方法。二、利用无机簇合物或配合物作为“TEM可视探针”，发展了在“改变溶剂质量”的溶液体系中研究星状聚合物和球状聚合物刷之内与之间的链段间相互作用的方法。三、利用这些相互作用构筑了基于这两类刷型聚合物的几种高级有序结构，包括囊泡、自支撑薄膜、主客体结构、多胶束聚集体等。其中星状聚合物和/或球状聚合物刷仍然保持着核壳结构，并阐明了其组装过程与原理。四、在“改变溶剂质量”的条件下，通过TEM观察到了囊泡融合现象及其一系列结构转变中间体。