铀识别功能杯芳烃负载天然高分子材料及选择键合铀酰离子机制

我国核电的发展对铀的需求不断增加，铀供应面临巨大压力，研究低品位铀矿中铀的提取和含铀废水中低含量铀的回收方法具有重要战略意义。本项目从铀酰离子的配位构型出发，设计合成与铀酰离子配位构型相匹配的铀识别功能杯芳烃，通过对功能杯芳烃的晶体结构和功能基团分析，研究功能杯芳烃对铀酰离子的键合与识别机制。然后采用接枝方法将功能杯芳烃负载到天然高分子上，制备对铀具有高选择性的聚合物功能材料，考察功能材料对铀酰离子的键合性能。通过对功能材料的形貌、结构和性能的分析，研究各基团对铀酰离子的键合作用与贡献，揭示功能材料选择键合铀酰离子机制，为功能材料应用于铀选择性分离提供理论依据。本项目为铀识别聚合物功能材料的研究提供了理论基础，为低品位铀矿中铀的提取和废水中铀的回收提供了新的方法和途径。

以杯芳烃为代表的第三代超分子主体化合物以其独特的分子结构及性能备受国内外学者广泛关注。本项目从铀酰离子的配位构型出发，研究了3种类型与铀酰离子配位构型相匹配的铀识别功能杯芳烃的合成方法，即羟肟杯芳烃衍生物、磷氧杯芳烃衍生物、亚砜杯芳烃衍生物。通过红外、紫外、核磁等仪器分析手段，对3种合成产物进行了结构及基团分析，研究了功能杯芳烃对铀酰离子的识别及络合性能及机制。通过在功能（羟肟、磷氧）杯芳烃上沿衍生羧基，在交联剂作用下，将将功能杯芳烃负载到壳聚糖上，制备了对铀具有高选择性的羟肟杯芳烃负载壳聚糖与磷氧杯芳烃负载壳聚糖，借助SEM、IR、XRD等仪器分析手段，对两种材料的形貌、结构和性能进行了分析，考察了两种材料对铀酰离子的选择吸附性能，揭示了其选择键合铀酰离子作用机制。本项目的拓展研究中还涉及了磁性羟肟化壳聚糖、偕胺肟基乙烷桥键介孔二氧化硅的合成及其对铀的选择性吸附作用及机制。上述研究为铀识别功能材料的研究提供了理论基础，为低品位铀矿中铀的提取和废水中铀的回收提供了新的方法和途径。