新型次锕系元素硫代吡啶酰胺配体的分子设计与实验研究

Partitioning-Transmutation was promising strategy of high-level radioactive liquid waste (HLLW) processing, selective separation of minor actinides was the essential and diffculty steps. Nowadays, sulfur extractant such as dithiophosphinic acids had attracted much attention because of highly efficient separation of An(III )/Ln(III) as the soft donor ligands. In this project, we designed and synthesized the pyridine-2,6-dithiocarboxamide as the bifunctional chelating extractant with N and S donor and large conjugate system, employed the experiment and computational method to study the extraction performance, acid/radioactive stability and extraction mechanisms and achieved the high selective separation of minor actinides in high acid concerntration conditions, in order to provide foundation for the synthesis and application of new extractant for HLLW.

分离-嬗变方法是很有前景的高放废液处理方法，次锕系元素的选择性分离是最具挑战的技术难点之一。近年来，以硫代次磷酸为代表的含硫萃取剂由于其所具有的软配体的性质，能够高选择性的次锕系元素受到了人们的广泛关注。本项目设计并合成具有大共轭体系，包含氮、硫配位点的多齿螯合与协萃双功能的2,6-硫代吡啶酰胺骨架的配体，利用实验和理论计算手段，对其萃取性质、酸和辐照稳定性、萃取机理展开研究，实现在较高酸度下对次锕系元素的高选择性萃取，为高放废液分离新型萃取剂设计和应用研究提供基础。

分离-嬗变方法是很有前景的高放废液处理方法，次锕系元素的选择性分离是最具挑战的技术难点之一。以硫代次磷酸为代表的含硫萃取剂由于其所具有的软配体的性质，能够高选择性的次锕系元素受到了人们的广泛关注。本项目设计合成了2,2’-联吡啶硫代二酰胺萃取剂，并对其萃取性能，配合物组成进行了实验研究。利用DFT方法对2,2’-联吡啶硫代二酰胺萃取剂和2,2’-联吡啶二酰胺萃取剂的配合物结构、化学键成分等进行了详细的分析，认为C=S键极性比C=O键小，其与Am的静电相互作用更弱，从而导致萃取Am的分配比下降。本项目虽然没有能够得到具有实际应用前景的萃取剂，但使用的方法和结论能够指导新型萃取剂的设计及性质预测。