国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

從已使用的核燃料中分離镅（Am）和鑭系元素（Ln）對于可持續(xù)發(fā)展核能至關(guān)重要。這個任務(wù)極具挑戰(zhàn)性，因為熱力學(xué)上穩(wěn)定的三價镅（Am(III)）和鑭系元素（Ln(III)）離子具有幾乎相同的離子半徑和配位化學(xué)性質(zhì)。將三價镅（Am(III)）氧化為六價镅（Am(VI)）可以產(chǎn)生與鑭系元素（Ln(III)）離子不同的AmO₂²⁺離子，從原理上有可能促進(jìn)分離。

然而，傳統(tǒng)的分離方法，包括溶劑和固體萃取，需要輻解產(chǎn)物和有機試劑對Am(VI)迅速還原回Am(III)，從而阻礙了實際應(yīng)用中基于氧化還原的分離。

在此，來自清華大學(xué)的徐超&美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的Thomas E. Albrecht-Sch?nzart &蘇州大學(xué)的王亞星&王殳凹等研究者報道了一種納米尺度的聚氧化金屬酸鹽（POM）團(tuán)簇，其內(nèi)部空位可以與六價錒系元素（²³⁸U、²³⁷Np、²⁴²Pu和²⁴³Am）在硝酸介質(zhì)中進(jìn)行選擇性配位，而不與三價鑭系元素相互作用。

相關(guān)論文以題為“Ultrafiltration separation of Am(VI)-polyoxometalate from lanthanides”于2023年04月19日發(fā)表在Nature上。

镅是核能發(fā)電的中子俘獲產(chǎn)物，也是高水平放射性廢物的長期輻射毒性的主要貢獻(xiàn)因素。通過高速中子反應(yīng)堆對镅進(jìn)行高效回收并轉(zhuǎn)變成短壽命或穩(wěn)定核素，將顯著減少核能對環(huán)境的影響。

然而，稀土元素（Ln）與高中子俘獲截面（例如¹⁵⁷Gd）的共存嚴(yán)重限制了轉(zhuǎn)變效率?？朔@一障礙需要在镅和稀土元素之間開發(fā)高效的分離方法，并且這在核工業(yè)中已經(jīng)是一個長期存在的挑戰(zhàn)幾十年。

這種困難主要源自它們相似的化學(xué)行為，因為镅和稀土元素在溶液中存在的形式都是熱力學(xué)穩(wěn)定的三價陽離子，其離子半徑和配位化學(xué)幾乎完全相同。傳統(tǒng)的分離方法利用了Am(III)和Ln(III)離子之間的微小鍵合差異，其中含有含氮或硫配體的萃取劑可使Am(III)優(yōu)先分配。

然而，這種分離策略仍然受到Am(III)和Ln(III)之間鑒別度有限的限制，尤其是大量二次放射性液體廢物的生成。

緩解這一分離難題的一種提議的方法是將Am(III)氧化成更高的氧化態(tài)Am(V)和Am(VI)。這些陽離子的配位化學(xué)類似于線性的二氧化物早期錒系離子，如UO₂²⁺和NpO²⁺，其配位方式呈現(xiàn)出各向異性，與相對各向同性的Ln(III)離子形成鮮明對比。

原則上，這將導(dǎo)致镅和稀土元素之間更好的鑒別度，從而提高分離效率。雖然已經(jīng)探索了各種基于氧化還原反應(yīng)的技術(shù)，包括溶劑萃取、沉淀和離子交換色譜，但一個尚未解決的問題是在分離過程中不可避免地將高價態(tài)的Am還原回Am(III)。Am(VI)離子是強氧化劑，其還原電位分別為1.6 V和1.68 V（相對于飽和甘汞電極（SCE））。

因此，一旦Am(VI)離子與有機萃取劑/溶劑接觸或通過色譜柱，Am(III)物種可以在幾秒鐘內(nèi)產(chǎn)生，從而使這些分離方法不實際。實際上，Am(VI)和Am(V)在水溶液中傳統(tǒng)上被認(rèn)為是不穩(wěn)定的，因為它們甚至可以被活性輻解產(chǎn)物有效還原，考慮到與核燃料循環(huán)相關(guān)的兩種常見的錒系同位素（²⁴¹Am和²⁴³Am）都具有相當(dāng)?shù)姆派湫浴?/span>

在這里，研究者通過選擇一種根據(jù)Am(VI)的配位需求進(jìn)行定制的多金屬氧酸鹽（POM），來解決這些挑戰(zhàn)，并對Ln(III)陽離子進(jìn)行鑒別。POMs是一類眾所周知的納米尺度的無機金屬-氧簇，由MO_x單位（M = V, Mo, W; x = 4-6）組裝而成，其與超鈾元素的配位化學(xué)鮮有研究。

這種POM具有一個空的赤道供體位，與錒系離子的常見五角雙金字塔配位幾何完全匹配，并不適合結(jié)合Ln(III)離子。這樣大簇團(tuán)的精確和強大的配位不僅使Am(VI)離子穩(wěn)定到無與倫比的水平，而且還可以高效地鑒別镅和稀土元素，因為它們在存在化學(xué)物種中具有較大的尺寸差異（圖1）。

據(jù)目前所知，這種簇團(tuán)是迄今為止在水介質(zhì)中觀察到的最穩(wěn)定的Am(VI)物種。通過商業(yè)上可獲得的細(xì)孔膜對納米尺度的Am(VI)-POM簇團(tuán)和水合稀土離子進(jìn)行超濾分離，可以實現(xiàn)一種高效、快速的一次性镅/稀土分離策略，不涉及任何有機成分，并且需要最小的能量輸入。

圖1. 納米 Am (VI)-POM 團(tuán)簇與鑭系元素超濾分離框架的示意圖

圖2. 水溶液中安(VI)-聚甲醛的吸收光譜

圖3. An-POM 結(jié)構(gòu)的圖形表示及其單晶的吸收光譜

圖4. 以 POM 為絡(luò)合劑的氧化-絡(luò)合-超濾分離 Am 的實驗研究

上述結(jié)果表明，控制聚甲醛簇中的空隙結(jié)構(gòu)可以使 Am (VI)在水溶液中前所未有的復(fù)雜化和穩(wěn)定化，從而導(dǎo)致一種新的分離策略，具有高效率、無有機成分、低時間成本和低能耗的優(yōu)點。這一想法也為在使用過的核燃料后處理過程中錒系元素與裂變產(chǎn)物的分離提供了新的機會。

作者簡介

王亞星，特聘教授，從事核能化學(xué)、功能核材料相關(guān)研究工作，研究方向涉及超鈾元素化學(xué)、放射性核素分離與純化、放射性光電材料與核電池、新型輻射探測材料等。

以第一/通訊作者在Nature Commun.、J. Am. Chem. Soc. (2篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (6篇)、CCS Chem.等國內(nèi)外高水平期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，兩篇入選ESI高被引論文，論文總引用2400余次。部分研究成果授權(quán)中國專利5項，美國專利2項，相關(guān)轉(zhuǎn)化工作正在與國內(nèi)涉核單位合作推進(jìn)。主持國家基金委、江蘇省科技廳、國防科工局等項目4項，中廣核橫向課題1項。

王殳凹，蘇州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)及交叉學(xué)科研究院院長助理、特聘教授、核能環(huán)境化學(xué)研究中心主任、“基金委優(yōu)秀青年基金”及“江蘇省杰出青年基金”獲得者。2007年在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程系獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位，2012年在美國圣母大學(xué)錒系元素能源前沿研究中心獲得博士學(xué)位，2012-2013年在勞倫斯伯克利國家實驗室Glenn T. Seaborg放射化學(xué)中心和美國加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)系進(jìn)行博士后研究工作。

長期從事新型多孔材料在治理環(huán)境放射性污染方面的應(yīng)用及與核能相關(guān)的放射性核素配位化學(xué)研究。近三年來以通訊作者在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、 Environ. Sci. Technol.等期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，總引用1500余次。

2012年獲得美國化學(xué)會青年科學(xué)家獎及國際衍射數(shù)據(jù)中心頒發(fā)的Ludo Frevel晶體學(xué)獎；2016年獲中國化學(xué)會青年化學(xué)獎。擔(dān)任中國核學(xué)會錒系物理與化學(xué)分會常務(wù)理事、中國核學(xué)會核化學(xué)與放射化學(xué)分會環(huán)境放射化學(xué)專業(yè)委員會委員、中國生物物理學(xué)會輻射與環(huán)境專業(yè)委員會青年委員、中國化學(xué)會獎勵推薦委員會委員、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會環(huán)境化學(xué)分會委員、《核化學(xué)與放射化學(xué)》編委等。

文獻(xiàn)信息

Zhang, H., Li, A., Li, K.?et al.?Ultrafiltration separation of Am(VI)-polyoxometalate from lanthanides.?Nature?616, 482–487 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05840-z

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05840-z#citeas

http://fyxy.suda.edu.cn/da/88/c9127a514696/page.htm

http://fyxy.suda.edu.cn/nec/19/69/c16878a399721/page.htm

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/08/349894d3fb/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

蘇州大學(xué)，2023年首篇第一單位Nature！

相關(guān)推薦

蘇州大學(xué)，2023年首篇第一單位Nature！