柔性骨架铀酰配位聚合物的合成与性质研究

The disposal of the long-lived radioactive waste produced by the nuclear power has been more and more urgent. It is a hot topic that synthesizing special uranyl crystal compounds are applied on separating and recycling the waste by the fixation of the uranium with the carboxylic acid. This project is centred on the designing and synthesizing novel uranyl coordination polymers by using the tripodal flexible multi-carboxylate ligands under hydrothermal/solvothermal/ ionthermalconditions. To explore the structure-function relationship of the uranyl complexes, we study the molecular bonding characteristics of the uranium via the comparison of the effect of the different ligands and the bonding characteristics of the solvent molecules and courter ions in hydrous and anhydrous conditions, which can provide new ideas and methods to seek new functional materials and dispose the nuclear waste.

核能发电产生大量的放射性废物，如何处置这些长寿命放射性废物的问题亟待解决。用有机羧酸固定铀，合成特定的铀酰离子晶体化合物达到分离和回收利用是当前一个热门的研究方向。本项目紧紧围绕铀酰配位聚合物，在水热/溶剂热/离子热体系下，拟采用具有三脚架结构的柔性多羧酸配体，设计合成新型铀酰配位聚合物；通过对比不同配体构型对铀酰配合物结构的作用，进而分析铀元素的分子成键特性；探究在有水/无水条件下，溶剂分子或抗衡离子的超分子成键特性；探索新颖铀酰配合物结构与性质之间的关系，为寻找新型功能结构材料以及核废料处理提供新思路和新方法。

核能的广泛应用使得核燃料的处理成为一个重要的研究方向，通过多酸配体构筑铀酰有机框架可以实现对于乏燃料中铀的固化，减缓或遏制铀在环境中的迁移。此外，金属有机化合物作为一种有机无机多孔材料，可以实现催化、气体分离、离子检测等多种功能，实现真正意义上“变废为宝”。本研究的主要工作包括以下几个方面：.1.探究了高温高压下天然气对铀的成矿机制，提出并验证了该反应的机理；.2.基于H3bci配体合成了六种铀酰配合物，其中过渡金属锰、钴、镍盐的引入使得铀酰原有的特征荧光发生了猝灭，d10电子构型的锌离子的引入并未对铀酰配合物荧光产生猝灭效应。探究了溶剂对于荧光铀酰配合物的影响，发现不同极性的溶剂分子可以扰动配合物分子间的电子跃迁从而导致荧光的变化；.3.基于六种不同臂长的三嗪骨架配体合成了七种具有不同孔道结构的二维和三维铀酰配合物，探究了金属离子及生物小分子对于配合物荧光性质的影响，发现这类配合物可以实现对Ru3+的快速响应，并可以作为DA、UA、BSA、AA等生物分子的传感器；.4.基于H3BCTP配体在不同的反应溶剂和温度下得到了五种不同结构的二维层状铀酰配合物，发现温度及溶剂极性等微环境对于配合物的合成起着至关重要的作用；.5.分别合成了基于镧系金属钕和基于铀的配合物19和20，探究了其对于染料的吸附降解，该过程属于光降解过程，并受到温度的影响；探究了配合物19和20对于铀的吸附，发现两种材料均可实现对于铀的吸附，其效率可达98%以上。.本研究以铀为研究对象，对其在天然气下的成矿机理进行了研究，并在多种羧酸配体的基础上合成了数十种铀酰配合物，这些类型丰富的铀酰配合物一方面丰富了锕系配位化学的相关内容，另一方面也为后处理核废料提出了新的思路。