离子液体微观结构及Sr(II)萃取体系的同步辐射研究

室温离子液体是全部由阴阳离子构成、在室温下呈现液态的一类特殊熔融盐，兼有固体和液体特性。由于离子液体中存在很多弱相互作用，因此大部分在普通液体中适用的规律无法简单推广到离子液体。先进同步辐射技术对离子液体的结构研究可以发挥重要作用并在最近几年引起了科学家的重视，ESRF、ALS、SPring-8等国外光源都开展了与离子液体相关的研究。本项目拟主要利用上海光源的XAFS和SAXS方法并结合XRD、电镜、差热扫描等方法对多种离子液体进行微观结构以及熔融（结晶）相变行为的研究，明确阴阳离子种类、温度及溶剂分子对离子液体微观结构的影响机理，建立一套用同步辐射研究离子液体（特殊软物质）的有效方法。考虑离子液体在核燃料后处理中的潜在应用，利用XAFS方法研究离子液体/冠醚萃取体系得到的Sr(II)萃合物结构、分析相应的萃取机理，在原子或分子水平上研究离子液体种类和结构、辐照及硝酸等对萃取效率的影响。

EXAFS测试方法主要基于被探测原子的内壳层电子激发后的出射波与邻近配位壳层中原子的相互作用。通过对中心原子EXAFS谱的分析，可以获得中心原子的近邻配位原子种类、配位数、配位距离、氧化态以及电子结构等方面的信息。本项目我们利用XAFS研究了溶剂，温度，辐照及离子液体自身的碳链长度对离子液体结构的影响；明确阴阳离子种类、温度及溶剂分子对离子液体微观结构的影响机理，建立一套用同步辐射研究离子液体（特殊软物质）的有效方法。完成了原位加热级冷却炉和离子液体专用样品池的设计与制作。还研究了离子液体填充或吸附在纳米材料中结构的变化，发现填充在纳米材料孔道中，离子液体的阴阳离子间距缩短，吸附在锂皂石表面后会形成晶体；探索出了一种测试离子液体吸附在规则固体表面的很有用的方法（掠入射XAFS）。同时我们利用EXAFS研究了冠醚-锶配合物的配位结构，以及离子液体萃取体系中不同辐照条件下冠醚-锶配位结构的变化，发现离子液体的辐解产物对Sr2+的萃取机理没有明显影响。此外还采用EXAFS解析了离子液体/氮杂多环芳烃体系萃取Dy等核素过程中沉淀物的结构。