含氮冠醚三价次锕系离子和镧系离子配合物成键及电子结构的理论研究

基本信息
批准号:21701006
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:胡淑贤
学科分类:
依托单位:北京计算科学研究中心
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张乐,李金玲,鲁俊波,王佳琦
关键词:
激发态和荧光性质电子结构成键分析重元素的相对论量子化学计算锕系镧系化学
结项摘要

Lanthanide/actinide (Ln/An) separation is highly desirable for the nuclear fuel reprocessing and recycling process, thus, is the focus of researches in chemistry, materials, and nuclear industry. Among a great deal of potential extracting agents, nitrogen-containing crown ether is one of the most innovative and selective. However, understanding of the mechanisms of Ln/An separation and predicting ideal extracting agents are still open issues. Due to the complexity of electronic structures of actinides and lanthanides-containing complexes, to handle these systems via theory is a challenge but a fundamental interest for the quantum chemistry. In this proposal we will apply computational quantum chemistry coupled with various chemical bonding analysis techniques to study interaction between trivalent minor actinide and lanthanide and crown ligands taking ether nitrogen bearing complexes as example. Accurate geometry structure and binding energy on the An(III)/Ln(III) nitrogen-containing crown ether complexes will be firstly investigated to determine the ground state of these complexes. Electronic structure and chemical interaction between f-block and ligands in An(III)/Ln(III) complexes will then be studied to provide insight into the reactivity of the f-metal ions and unique chemical bonding of these complexes. The mechanism and selectivity of extract agents in Ln/An separation will be further addressed to understand the lanthanide/actinide separation process and lay a theoretical background for future design of the extracting agents. Based on the above study, we will also investigate the electronic structure on excited state of lanthanide-containing complexes to understand the effect of ligand on the lanthanide ion valence 5d/4f orbitals and to reveal their luminescent characteristics of these complexes.

镧锕分离因其在先进核燃料循环过程中重要的地位而成为化学、材料及核工业等众多领域关注的焦点。镧锕分离的实验研究已有丰富的报道,但萃取剂的分离选择性和作用机制仍有待深入探讨;此外,由于锕系离子和镧系离子复杂的电子态使得该类配合物的理论研究仍处于起步阶段。本项目拟采用多种计算化学方法,选取次锕系元素镅、锔和镧系元素铕、钆的含氮冠醚配合物作为研究对象,从获得准确可靠的次锕系、镧系含氮冠醚配合物的几何结构和电子结构入手,研究金属离子与含氮冠醚配体相互作用的本质,结合化学成键方法深入分析此类配合物的成键性质,探讨含氮冠醚萃取剂在镧锕分离中的分离效果,为设计新型高效分离萃取剂提供理论依据。在此基础上采用包含高级电子相关的高精度波函数方法,结合QM/MM等多尺度模拟手段,计算镧系含氮冠醚的基态和激发态的电子性质,阐述配体对镧系离子轨道能级、电子态及氧化态的影响,揭示镧系含氮冠醚配合物的发光特征和本质。

项目摘要

镧锕分离因其在先进核燃料循环过程中重要的地位而成为化学、材料以及核工业等众多领域关注的焦点。镧锕分离的实验研究已有丰富的报道,但萃取剂的分离活性和作用机制仍有待深入探讨;此外,由于次锕系离子和镧系离子复杂的f 电子态使得该类配合物的理论研究仍处于起步阶段。本项目选取锕系元素与有机配体分子形成配合物为研究对象,利用最恰当的计算化学方法研究此类配合物的几何结构和基态及激发态电子结构,同时结合现代化学成键方法,通过对其电荷分布和成键性质等的分析,理解锕系元素与配体之间的相互作用本质。在此基础上我们还发展了基于遗传基因算法的锕系化合物结构搜索程序,用于扫描和预测锕系化合物的基态几何结构,为锕系化合物的结构数据库提供理论数据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
3

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018

胡淑贤的其他基金

相似国自然基金

1

“低硬度“配体与三价锕系镧系的配合物研究

批准号:29170023
批准年份:1991
负责人:杨裕生
学科分类:B0102
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
2

利用负离子光电子成像研究锕系化合物的电子结构和化学键

批准号:21573273
批准年份:2015
负责人:刘洪涛
学科分类:B0306
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
3

含氮杂环钆(III)配合物电子结构与化学成键的理论研究

批准号:21501189
批准年份:2015
负责人:熊孝根
学科分类:B0307
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

锕系纳米团簇的电子结构及性质的理论研究

批准号:21906094
批准年份:2019
负责人:胡憾石
学科分类:B0608
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目